Création d'un réacteur de fusion nucléaire qui tient sur une table et utilise l'intelligence artificielle

Une startup de Cambridge, Massachusetts, a construit un réacteur de fusion nucléaire fonctionnant à l'échelle d'une table et a levé une ronde semence de 6,2 millions de dollars.

« Nous avons délibérément construit un petit réacteur modulaire. Il est minuscule, il tient sur une table », a déclaré Yun Kai, cofondateur et directeur général de l'entreprise, lors d'un appel vidéo avec le média. « Parce qu'il est petit, tout devient plus facile », a-t-il ajouté.

La taille réduite n'est pas un détail mineur pour les affaires. Selon Kai, cela permet de réaliser entre 50 et 80 tirs expérimentaux par jour, une vitesse d'itération impossible dans les réacteurs de fusion traditionnels, qui occupent des bâtiments entiers et nécessitent des mois de préparation entre les tests.

Ces données alimentent des simulations utilisant l'intelligence artificielle pour optimiser la conception du réacteur à chaque nouveau test, a déclaré le dirigeant.

Comment fonctionne le réacteur de table

Le système utilise la technique de fusion par confinement inertiel : il concentre l'énergie de plusieurs lasers sur une cible minuscule de carburant pour la comprimer et la chauffer jusqu'à ce que les atomes fusionnent et libèrent de l'énergie.

C'est la même famille de méthodes qui, en 2022, a permis pour la première fois qu'une réaction de fusion produise plus d'énergie qu'elle n'en consomme, lors d'une expérience du Laboratoire national Lawrence Livermore, aux États-Unis. La différence est que la conception de Cambridge Heavy réduit le nombre de lasers nécessaires pour enclencher la réaction.

Le réacteur utilise deux lasers principaux. L'un est divisé en plusieurs faisceaux qui frappent le carburant sous forme d'anneaux concentriques, de l'extérieur vers l'intérieur, et génèrent une onde de compression qui voyage vers le centre de la cible.

Les anneaux suivants arrivent au moment opportun pour renforcer cette onde de compression et continuer à la pousser vers le noyau du carburant.

Lorsque l'onde de choc atteint le centre, un deuxième laser tire sur la cible, génère de la chaleur et produit un champ magnétique. Avec la pression et la température appropriées, la fusion se produit.

Le Laboratoire national Lawrence Livermore, par exemple, pointe 192 lasers géants sous différents angles vers la cible de carburant, selon ce que décrit Cambridge Heavy sur son site. La startup cherche un résultat similaire avec beaucoup moins de faisceaux, grâce à l'agencement en anneaux concentriques.

Le concept est né dans le laboratoire de Keith Nelson, un chimiste du MIT qui utilisait des impulsions laser pour étudier le comportement de différents matériaux dans des conditions extrêmes de pression et de température. En augmentant la pression de ces expériences, l'équipe a remarqué qu'elle se rapprochait de conditions propices à la fusion.

L'affaire du tritium

Avant de construire une centrale électrique à grande échelle, Cambridge Heavy prévoit d'utiliser ses dispositifs à petite échelle pour produire du tritium, un isotope rare de l'hydrogène dont presque toutes les centrales de fusion en développement auront besoin comme carburant.

Aujourd'hui, le tritium se vend environ 30 000 dollars le gramme. Chaque centrale n'en aurait besoin que de quelques grammes par an, mais la substance est si rare qu'il n'existe pratiquement que 40 kilogrammes dans le monde.

Une étude récente citée par TechCrunch prévoit que, sans nouvelles sources de production, l'industrie de la fusion aura en 2054 un déficit d'environ 28 kilogrammes de tritium, équivalant à 840 millions de dollars aux prix actuels.

Plusieurs startups de la fusion conçoivent des systèmes de carburant pour dépendre moins de ce marché, bien que ce développement puisse prendre jusqu'à une décennie, selon Kai. Pendant ce temps, la vente de tritium offrirait à Cambridge Heavy une source de revenus pendant ces années.

Le tour de table semence a été mené par le fonds climatique Azolla Ventures, avec la participation d'Overlay, de la Neta Foundation, de P3A, de MassCEC et de la famille Rothrock.

Cambridge Heavy s'ajoute à un secteur en plein boom d'investissement. L'Association de l'industrie de la fusion a indiqué en juillet que 56 entreprises privées du secteur avaient levé ensemble 4,48 milliards de dollars au cours des 12 mois précédents, un record depuis que l'entité a commencé à le mesurer en 2021.

Ce total cumule 14,24 milliards de dollars investis dans la fusion depuis lors, selon le même rapport, qui attribue cette augmentation en partie à la demande d'énergie des centres de données exécutant des modèles d'intelligence artificielle.

La plupart des entreprises du secteur, y compris les plus grandes comme Commonwealth Fusion Systems et Helion Energy, visent à livrer de l'électricité commerciale seulement dans les années 2030.

Une centrale de la taille de deux terrains

Kai a déclaré au média cité que, dans environ une décennie, l'entreprise prévoit de développer une centrale électrique à partir de ce concept. Le dispositif final sera plus grand que le prototype actuel, bien que beaucoup plus petit que d'autres centrales de fusion.

Cette future centrale aurait la taille de deux terrains de basketball et servirait à tester si la méthode peut générer suffisamment d'énergie pour soutenir une centrale électrique réelle, l'objectif final poursuivi par toute l'industrie de la fusion.