Alors que la demande mondiale en énergie ne cesse de croître, deux innovations technologiques occupent une place centrale dans les débats : la fusion nucléaire et l’intelligence artificielle (IA). D’un côté, des entreprises comme Commonwealth Fusion et Helion Energy, soutenue par le milliardaire Sam Altman, promettent une révolution énergétique grâce à la fusion, une source d’énergie propre et quasi illimitée. De l’autre, l’essor fulgurant de l’IA soulève des inquiétudes quant à sa consommation électrique exponentielle, alimentant des craintes de pénurie ou de pression sur les réseaux énergétiques. La fusion nucléaire, longtemps considérée comme une technologie hors d’atteinte, progresse rapidement. Commonwealth Fusion construit un tokamak compact utilisant des supraconducteurs à haute température, tandis qu’Helion Energy, avec son approche audacieuse, vise une centrale opérationnelle dès 2028. Cependant, ces projets suscitent autant d’espoirs que de scepticisme, notamment en raison des défis techniques et des délais ambitieux.
Parallèlement, l’IA, dont la demande énergétique explose avec le développement des modèles comme ceux d’OpenAI, interroge sur son impact environnemental. Si l’Agence internationale de l’énergie (AIE) tempère les craintes en estimant que la consommation des data centers restera modérée à court terme, certains pays, comme l’Irlande, voient déjà 17 % de leur électricité absorbée par ces infrastructures.
L'IA révolutionne le contrôle des plasmas de fusion
Une avancée majeure a été réalisée en février 2024 par une équipe pluridisciplinaire de Princeton. En exploitant l'intelligence artificielle, les chercheurs ont réussi à prédire et prévenir en temps réel les instabilités du plasma dans les réacteurs à fusion. Leur modèle, formé sur des données expérimentales, anticipe jusqu'à 300 millisecondes à l'avance l'apparition des dangereuses "instabilités en mode déchirure". Ce laps de temps, bien que bref, permet au système d'ajuster instantanément les paramètres pour maintenir la stabilité du plasma. Cette innovation ouvre la voie à des réactions de fusion plus longues et mieux contrôlées.
L'équipe française du CEA a marqué un jalon important avec son tokamak WEST. En utilisant une enveloppe en tungstène innovante, les scientifiques ont maintenu un plasma à 50 millions de degrés pendant six minutes, avec une puissance record de 1,15 gigajoule. "Ce résultat spectaculaire", selon Rémi Dumont, coordinateur de l'expérience, démontre une amélioration de 15% de l'énergie injectée et un doublement de la densité plasmatique. Ces performances renforcent la position de la France dans la course à la fusion nucléaire.
L'Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST) chinois a établi un nouveau record mondial en maintenant un plasma pendant 1 066 secondes (près de 18 minutes). Cette durée représente plus du double du précédent record établi en 2023. Opérationnel depuis 2006 dans le cadre du projet ITER, ce "soleil artificiel" utilise une chambre à vide où le gaz est transformé en plasma par pression extrême et confiné par des aimants supraconducteurs. Bien que le combustible utilisé n'ait pas été précisé, cette avancée rapproche la Chine de son objectif ambitieux de créer une source d'énergie propre et inépuisable.
L'entreprise canadienne General Fusion a franchi une étape clé avec son prototype LM26. Construit en seulement 16 mois, ce réacteur a démontré avec succès sa capacité à créer et contenir du plasma. Bien que les détails techniques restent confidentiels, cette réalisation positionne le Canada comme un acteur sérieux dans le domaine. L'approche originale de General Fusion pourrait offrir une alternative prometteuse aux technologies traditionnelles de tokamak.
Ces avancées simultanées à travers le monde témoignent de l'accélération des recherches en fusion nucléaire. L'intégration de l'IA, l'amélioration des matériaux et l'augmentation des durées de réaction constituent des progrès significatifs. Cependant, des défis majeurs persistent, notamment concernant le bilan énergétique global et la durabilité des matériaux. La collaboration internationale, incarnée par le projet ITER, reste essentielle pour transformer ces succès expérimentaux en une source d'énergie commercialement viable. Ces développements laissent entrevoir un avenir où la fusion pourrait répondre aux besoins énergétiques croissants de l'humanité.
Les tokamaks et stellarators : La course vers la fusion nucléaire
Le tokamak, dispositif en forme d'anneau inventé dans les années 1950, reste la technologie la plus avancée pour maîtriser la fusion nucléaire. Le projet ITER, mégaprojet international, vise à démontrer la faisabilité scientifique et technologique de la fusion. Cependant, avec des retards répétés et un budget qui a explosé (passant de 5 à plus de 20 milliards d'euros), ITER ne devrait pas produire d'électricité avant 2040 au plus tôt.
Face à ces délais, des startups innovantes comme Commonwealth Fusion Systems (CFS), issue du MIT, ont développé une approche alternative. Leur tokamak SPARC, utilisant des aimants supraconducteurs à haute température (HTS), promet des performances comparables à ITER dans un format beaucoup plus compact et moins coûteux. En mars 2025, CFS a franchi une étape clé avec l'installation du cryostat de base, élément essentiel pour maintenir les aimants à -253°C.
La société tente actuellement de construire un équivalent d'ITER : un tokamak capable de réaliser la fusion, mais qui n'est pas assez grand et qui ne dispose pas de certains équipements critiques nécessaires pour produire de l'électricité à partir de cette réaction. L'installation prévue, SPARC, est déjà en cours de réalisation, la plupart des installations de soutien étant en place et les aimants supraconducteurs étant en cours de construction. Fin mars, la société a franchi une étape importante en installant le premier composant du tokamak lui-même, la base du cryostat, qui fait partie du matériel permettant de refroidir les aimants.
Alex Creely, directeur des opérations tokamak de Commonwealth Fusion et ingénieur en chef de l'ARC, a expliqué que les matériaux du cryostat devaient être choisis de manière à pouvoir supporter des températures de l'ordre de 20 kelvins et à pouvoir tolérer l'exposition aux neutrons. Heureusement, l'acier inoxydable est encore à la hauteur. Il fera également partie d'une structure qui devra supporter un gradient de température extrême. Selon reely, il suffit d'une trentaine de centimètres pour passer des centaines de millions de degrés C du plasma à environ 1 000° C, après quoi il devient relativement simple d'atteindre les températures du cryostat.
Il a ajouté que la construction devrait s'achever d'ici un an environ, après quoi il y aura une année de mise en service du matériel, les expériences de fusion étant prévues pour 2027. Même si l'ITER est confronté à des retards constants, Creely a déclaré qu'il était essentiel que le Commonwealth respecte un calendrier serré. Non seulement la majeure partie de la physique de SPARC est identique à celle d'ITER, mais une partie du matériel le sera également. « Nous avons beaucoup appris du développement de leur chaîne d'approvisionnement », a déclaré M. Creely. « Ainsi, certains des fournisseurs qui fournissent des composants pour le tokamak ITER travaillent également avec ces mêmes fournisseurs, ce qui est une excellente chose.
Génial dans le sens où le Commonwealth est maintenant sur la bonne voie pour voir du plasma bien avant ITER. « Voir tout cela passer d'un tas de croquis ou de boîtes sur des diapositives - du clip art en fait - à du vrai métal et du béton qui s'assemblent, c'est formidable », a déclaré Creely. « On passe de la construction de l'installation, de l'usine autour du tokamak, à la construction du tokamak lui-même. C'est une étape impressionnante ».
« Nous avons appris des erreurs d'ITER et optimisé notre chaîne d'approvisionnement », explique Alex Creely, directeur des opérations chez CFS. « Certains de nos fournisseurs travaillent aussi sur ITER, ce qui accélère notre développement. » Si tout se passe comme prévu, SPARC devrait réaliser ses premiers tests de plasma en 2027, avec pour objectif de produire plus d'énergie qu'il n'en consomme.
Les stellarators : Une alternative prometteuse mais complexe
Moins médiatisés que les tokamaks, les stellarators offrent une approche différente de la fusion. Contrairement aux tokamaks, qui nécessitent des champs magnétiques dynamiques pour stabiliser le plasma, les stellarators génèrent un champ magnétique complexe mais stable, permettant un fonctionnement en continu. Le Wendelstein 7-X en Allemagne, le stellarator le plus avancé au monde, a démontré la faisabilité du concept.
Wendelstein 7-X est le plus grand dispositif de fusion de type stellarator au monde. Son objectif est d'étudier l'adéquation de ce type d'appareil à une centrale électrique. Il teste un champ magnétique optimisé pour confiner le plasma. Ce champ est produit par un système de 50 bobines magnétiques non planes et supraconductrices, qui constituent le cœur technique de l'appareil. L'équilibre et le confinement du plasma devraient être d'une qualité comparable à celle d'un tokamak de même taille. Cependant, il évitera les inconvénients d'un courant important circulant dans le plasma d'un tokamak : Avec des décharges de plasma pouvant durer jusqu'à 30 minutes, Wendelstein 7-X doit démontrer la propriété essentielle d'un stellarator, à savoir un fonctionnement continu.
L'assemblage principal de Wendelstein 7-X a été achevé en 2014 et le premier plasma a été produit le 10 décembre 2015. Les expériences scientifiques ont commencé avec le premier plasma d'hydrogène le 3 février 2016.
Les coûts d'investissement pour Wendelstein 7-X de 1995 jusqu'à sa configuration finale en décembre 2021 s'élèvent à 460 millions d'euros. En incluant les coûts pour le site de l'institut à Greifswald (c'est-à-dire les bâtiments, le personnel, le matériel et les coûts d'exploitation), le montant total pour cette période s'élève à 1,44 milliard d'euros. Mais sa construction a nécessité des années de calculs et des pièces usinées avec une précision micrométrique, ce qui en fait une technologie extrêmement coûteuse.
Pour surmonter ces obstacles, des entreprises comme Type One Energy et Thea Energy développent des stellarators simplifiés. « Nous remplaçons les aimants 3D complexes par des réseaux d'aimants plats contrôlés par logiciel", explique Brian Berzin, PDG de Thea Energy. "Cela réduit considérablement les coûts et les temps de fabrication. »
Type One Energy, en partenariat avec le laboratoire national d'Oak Ridge, prévoit de construire un démonstrateur sur le site d'une ancienne centrale à charbon, symbole fort de la transition énergétique.
Malgré ces progrès, plusieurs obstacles majeurs persistent :
- le confinement du plasma : Maintenir un plasma à plus de 100 millions de degrés sans contact avec les parois reste un défi technique colossal ;
- la production de tritium : Ce combustible rare doit être généré in situ, ce qui ajoute une couche de complexité ;
- le passage à l'échelle industrielle : Aucun projet n'a encore démontré la capacité à produire de l'électricité de manière continue et économiquement viable.
Selon la plupart des experts, la fusion ne deviendra une réalité commerciale qu'à partir des années 2040, même si certains acteurs privés promettent des résultats bien plus tôt.
Un investissement massif dans une technologie non prouvée
En juillet 2024, Sam Altman, le célèbre PDG d'OpenAI, a surpris le monde en investissant 375 millions de dollars de sa fortune personnelle dans Helion Energy, une startup de fusion basée à Everett, Washington. Cet investissement s'inscrit dans une vision plus large où Altman voit la fusion comme la seule solution pour alimenter les futurs data centers d'IA, dont la consommation énergétique explose.
Helion se distingue par son approche radicalement différente : au lieu d'utiliser un tokamak ou un stellarator, elle développe un réacteur à confinement magnétique linéaire, une technologie beaucoup moins mature mais potentiellement plus compacte. Leur prototype, Polaris, est censé atteindre des températures de plasma dépassant 100 millions de degrés Celsius.
« Notre objectif n'est pas de publier des articles scientifiques, mais de construire un réacteur qui marche », affirme David Kirtley, PDG d'Helion. Cette philosophie move fast and break things a séduit Altman, mais inquiète la communauté scientifique.
Un calendrier ultra-ambitieux et controversé
Helion a signé un contrat avec Microsoft pour fournir 50 MW d'électricité dès 2028, une échéance que beaucoup jugent irréaliste. « C'est physiquement impossible avec les technologies actuelles », estime Saskia Mordijck, physicienne des plasmas au Collège William & Mary. En interne, des employés ont exprimé des doutes. « Ils promettent la lune, mais nous n'avons même pas de preuves que le concept fonctionne », confie un ancien ingénieur sous couvert d'anonymat. En 2024, au moins cinq employées ont quitté l'entreprise en dénonçant une culture du « tout, tout de suite » et des pratiques manag...
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