Le groupe vante une étape importante pour l'hydrogène

Un groupe basé en Californie a déclaré avoir terminé les toutes premières expériences de fusion hydrogène-bore pour produire un carburant durable pour l'énergie de fusion à grande échelle.

Le 28 février, TAE Technologies, dans un article révisé par des pairs publié par la revue scientifique Nature Communications, a déclaré que ses recherches soutiennent la voie de la fourniture d'électricité à partir de réacteurs nucléaires alimentés en hydrogène-bore, également connu sous le nom de p-B11 ou p11B. TAE a déclaré que son programme, réalisé en collaboration avec l'Institut national japonais des sciences de la fusion (NIFS), était axé sur les toutes premières expériences de fusion hydrogène-bore dans un plasma de fusion confiné magnétiquement. Le groupe a déclaré qu'il était "un pionnier dans la recherche de la voie la plus propre et la plus économique pour fournir de l'électricité avec du carburant hydrogène-bore".

L'article publié mardi explique le résultat de la réaction de fusion nucléaire de l'hydrogène-bore lors d'une expérience dans le grand dispositif hélicoïdal du NIFS, ou LHD. Les scientifiques impliqués dans la recherche décrivent le travail de production des conditions nécessaires à la fusion hydrogène-bore dans le plasma LHD, ainsi que le développement par TAE d'un détecteur pour effectuer des mesures des produits de réaction hydrogène-bore, appelés noyaux d'hélium ou particules alpha.

Les chercheurs ont souligné que même si la réaction n'a pas produit d'énergie nette, elle démontre la viabilité de la fusion aneutronique et la dépendance à l'hydrogène-bore. D'autres sociétés, dont l'Australien HB11 Energy, étudient également la technologie de fusion hydrogène-bore. La technologie de HB11 Energy utilise un carburant hydrogène-bore, mais avec une réaction de démarrage non thermique déclenchée par laser. Le groupe australien, ainsi que d'autres, n'a pas encore produit d'énergie nette à partir de sa technologie.

Le coordinateur principal de la fusion pour le Département américain de l'énergie (DOE) a récemment déclaré que l'investissement dans la recherche sur la fusion était sur le point de s'accélérer. "Alors que la technologie continue de mûrir, il y aura un point où les investisseurs privés sentiront qu'ils doivent être investis dans la fusion, et j'ai l'impression que nous commençons à atteindre ce point d'inflexion", a déclaré Scott Hsu le 16 février lors d'une webémission hébergée par les Académies nationales des sciences, de l'ingénierie et de la médecine.

Hsu conseille le DOE sur les questions liées à l'énergie de fusion. Il coordonne les efforts de tous les bureaux de l'agence pour promouvoir des projets de recherche, de développement et de démonstration en partenariat avec le secteur privé. "Alors qu'auparavant, cela était considéré comme une activité à très haut risque, à un moment donné, tout le monde y investira", a déclaré Hsu lors de la diffusion sur le Web. "Et donc, la question est de savoir où en sommes-nous en ce moment, et je pense que nous sommes sur une tendance de croissance globale compte tenu de la situation macro."

POWER a publié plusieurs articles sur la recherche sur la fusion. Entre autres, lisez "Fusion Power May Be Closer Than You Think", qui fait partie de la série The POWER Podcast. Lisez également "L'énergie de fusion pourrait-elle transformer l'industrie de l'électricité d'ici 2035 ?"

Pendant ce temps, le journal Nikkan Kogyo au Japon a rapporté qu'un panel gouvernemental de ce pays se réunissait mardi pour discuter de l'avancement du calendrier de construction d'un prototype de réacteur nucléaire à fusion. Le rapport indique que le groupe a envisagé de faire avancer les travaux d'au moins cinq ans, la politique étant intégrée à la stratégie énergétique nationale du pays en mars.

Les responsables japonais ont déclaré que le pays devait redémarrer davantage d'unités nucléaires qui étaient restées inactives après la catastrophe de Fukushima en 2011 et construire de nouveaux réacteurs de nouvelle génération pour atteindre l'objectif de neutralité carbone du pays d'ici 2050.

TAE a conclu un partenariat avec le NIFS en 2021, les groupes travaillant dans un institut de recherche à Toki City, au Japon. La société a déclaré que le projet hydrogène-bore découlait d'une "collaboration de longue date entre des chercheurs américains et japonais en fusion pour explorer la fusion aneutronique".

La fusion aneutronique est toute forme d'énergie de fusion dans laquelle l'énergie est libérée sous la forme de particules chargées, généralement des protons ou des particules alpha. D'autres réactions de fusion peuvent libérer jusqu'à 80 % de leur énergie sous forme de neutrons.

TAE a déclaré que la découverte annoncée mardi "reflète des années de recherche scientifique internationale collaborative sur la fusion et représente une étape importante dans la mission de TAE de développer une énergie de fusion commerciale avec de l'hydrogène-bore, le cycle du combustible le plus propre, le plus compétitif et le plus durable pour la fusion".

Michl Binderbauer, PDG de TAE Technologies, a déclaré : « Cette expérience nous offre une multitude de données avec lesquelles travailler et montre que l'hydrogène-bore a sa place dans l'énergie de fusion à l'échelle commerciale. Nous savons que nous pouvons résoudre le défi physique à relever et fournir au monde une nouvelle forme transformationnelle d'énergie sans carbone qui s'appuie sur ce combustible abondant et non radioactif.

TAE fait partie de près de trois douzaines de groupes dans le monde qui mènent des recherches sur l'énergie de fusion. Les approches varient, différents types de combustibles étant étudiés ainsi que des configurations de réacteurs. Les scientifiques du National Ignition Facility du Lawrence Livermore National Laboratory en décembre de l'année dernière ont confirmé la première réaction de fusion qui a créé plus d'énergie qu'elle n'en a consommé.

TAE, fondée en 1998, a construit cinq appareils à l'échelle du laboratoire national. La société a déclaré à POWER qu'elle avait "généré et confiné avec succès du plasma de fusion plus de 140 000 fois". La société construit et conçoit actuellement deux machines, appelées Copernicus et Da Vinci, qui, selon elle, "seront capables de démontrer l'énergie nette et de fournir de l'énergie au réseau, respectivement". TAE a déclaré qu'il s'attend à démontrer l'énergie nette de son réacteur de recherche Copernicus dans les prochaines années.

Dans son document de recherche, le groupe a déclaré que ses derniers travaux "représentent une étape importante vers le développement de la fusion hydrogène-bore. En termes simples, la société est un pas de plus vers la réalisation d'une centrale à fusion qui produira finalement de l'électricité propre, avec uniquement de l'hélium, également connu sous le nom de trois particules alpha, comme sous-produit". Le groupe a noté que "trois particules alpha sont la marque de l'énergie de fusion hydrogène-bore, et ont inspiré les fondateurs de TAE à nommer la société Tri Alpha Energy, maintenant TAE Technologies".

TAE a déclaré qu'en poursuivant l'hydrogène-bore comme cycle de combustible, la société "a anticipé les véritables exigences de l'utilisation commerciale et quotidienne de l'énergie de fusion". Le groupe a déclaré que la plupart des recherches sur la fusion se concentrent sur la combinaison d'isotopes d'hydrogène deutérium-tritium (DT) à utiliser comme carburant ; les machines tokamak couramment utilisées dans les concepts de fusion sont limitées au combustible DT.

TAE a déclaré que sa conception linéaire compacte "utilise une configuration avancée à champ inversé pilotée par faisceau d'accélérateur (FRC) qui est polyvalente et peut s'adapter à tous les cycles de combustible de fusion disponibles, y compris p-B11, DT et deutérium-hélium-3 (D-He3 ou D3He)." La société a déclaré que son plan actuel est d'obtenir une licence pour sa technologie assez tôt pour atteindre son objectif "de connecter la première centrale électrique à fusion hydrogène-bore au réseau dans les années 2030".

TAE a déclaré que la configuration FRC fait progresser "une conception modulaire et facile à entretenir qui aura une empreinte compacte avec le potentiel de tirer parti d'une méthodologie de confinement magnétique plus efficace, qui obtiendra jusqu'à 100 fois plus de puissance, par rapport aux tokamaks".

Le tokomak le plus connu est le projet ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) en France, une installation en gestation depuis des années qui prévoit de tester son premier plasma en 2025. L'ITER prévoit de démarrer l'exploitation du combustible DT en 2035.

Des chercheurs du NIFS japonais ont déclaré que l'hydrogène-bore est considéré comme un combustible de fusion avancé car il "permet le concept de réacteurs à fusion plus propres. Cette réalisation est un premier pas important vers la réalisation d'un réacteur à fusion utilisant un combustible de fusion avancé".

Les scientifiques ont écrit dans le document de recherche : "Bien que les défis de la production du noyau de fusion soient plus grands pour le p-11B que pour le DT, l'ingénierie du réacteur sera beaucoup plus simple. … En termes simples, la voie du p-11B vers la fusion troque les défis d'ingénierie en aval pour les défis de physique actuels. Et les défis de physique peuvent être surmontés."

Les chercheurs ont décrit mardi ce qu'ils considèrent comme plusieurs points forts de la collaboration TAE/NIFS, notamment :

—Darrell Proctorest rédacteur en chef adjoint de POWER (@POWERmagazine).

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