L'Allemagne met en place trois centres de fusion, le HZDR participe à la recherche et au développement des technologies clés pour les centrales à fusion

Le ministère fédéral allemand de la Recherche, de la Technologie et de l'Espace (BMFTR) a récemment créé trois centres de fusion dans le cadre de l'Agenda haute technologie allemand (HTAD), visant à rassembler les forces des instituts de recherche et de l'industrie pour promouvoir le développement des technologies liées aux futures centrales à fusion. Le gouvernement fédéral allemand fournira un financement initial de 125 millions d'euros pour ces travaux, couvrant principalement la fusion par laser, la fusion par confinement magnétique, ainsi que les domaines transversaux tels que le cycle du combustible et le développement des matériaux.

Le Centre Helmholtz de Dresde-Rossendorf (HZDR) participera à la construction des centres concernés en s'appuyant sur ses infrastructures de recherche, en contribuant notamment dans les domaines des lasers de haute puissance, de la recherche sur les matériaux, de la simulation numérique et de l'analyse de données. Le réseau de compétences SAXFUSION, coordonné conjointement par le HZDR et l'Institut Fraunhofer pour la technologie des matériaux et des faisceaux (Fraunhofer IWS), assurera également les missions d'échange et de coopération ainsi que de transfert de connaissances.

Dans le cadre de la construction du centre de fusion par laser VEGA, le HZDR utilisera les deux installations laser de haute puissance DRACO et PENELOPE pour mener ses recherches. Ces installations peuvent être utilisées pour des expériences d'interaction entre des impulsions laser intenses et la matière, et pour produire des états extrêmes de la matière liés à la fusion par confinement inertiel. La station expérimentale à haute densité d'énergie HED-HIBEF, construite en coopération entre le HZDR et l'installation européenne de laser à électrons libres à rayons X (European XFEL), apportera également un soutien aux recherches concernées. Cette station expérimentale combine des lasers optiques de haute puissance avec les impulsions de rayons X à haute brillance de l'European XFEL, permettant aux chercheurs d'observer avec une résolution temporelle et spatiale élevée le comportement des matériaux et les processus physiques dans des conditions de pression et de température extrêmes.

Le nouvel Institut de physique des hautes densités d'énergie (HEDI), ainsi que le programme de recherche sur les hautes densités d'énergie mené conjointement par le HZDR et l'Université de Rostock, permettront de combiner davantage les plateformes expérimentales, la recherche théorique et la formation des jeunes chercheurs.

La simulation, l'analyse de données et les modèles numériques constituent des capacités fondamentales communes aux trois centres de fusion. Ces technologies aident à comprendre les processus physiques qui ne peuvent être observés expérimentalement que sur des durées extrêmement courtes ou dans des conditions locales. Le HZDR combinera la recherche expérimentale avec la simulation numérique pour analyser de manière globale les différents processus physiques et leur évolution à travers les échelles. Le calcul haute performance, les méthodes assistées par intelligence artificielle et les modèles pilotés par les données seront également utilisés pour les recherches concernées. Le Centre pour les systèmes avancés de compréhension de Görlitz (CASUS), rattaché au HZDR, dispose d'une expérience dans l'analyse de systèmes complexes et d'ensembles de données à grande échelle, et pourra apporter son soutien à l'évaluation des concepts de fusion, à la validation des technologies clés ainsi qu'à la construction de modèles de jumeaux numériques pour les futures installations de fusion.

Dans le cadre du centre MAT-TRIx coordonné par l'Institut de technologie de Karlsruhe (KIT), le HZDR participera en tant que partenaire de recherche coopératif au développement et à la caractérisation des matériaux liés à la fusion. En s'appuyant sur le centre de faisceaux d'ions et le laboratoire de radiochimie du HZDR, les chercheurs pourront étudier la réponse des matériaux aux champs de rayonnement élevés et aux conditions extrêmes des futures installations de fusion, et explorer des voies d'amélioration ciblées des matériaux. La coopération entre le KIT et le HZDR renforcera également les liens entre les domaines de la recherche énergétique et de la recherche sur les matériaux au sein de l'Association Helmholtz.

Le réseau de compétences SAXFUSION reliera les trois centres et les autres acteurs de l'écosystème de la fusion. Les partenaires du réseau participent aux travaux des trois centres, tout en intégrant dans le cadre des échanges les instituts de recherche, l'industrie, les start-ups, les décideurs politiques et les parties prenantes de la société situés en dehors du système des centres. Le réseau favorisera le transfert de connaissances et de technologies, mettra en valeur les expertises et les opportunités de coopération, et aidera les entreprises, en particulier les PME, à entrer sur le marché émergent de la fusion. À travers des dialogues, des formations et des programmes de développement, SAXFUSION soutiendra également l'échange d'informations sur les opportunités et les défis de l'énergie de fusion.

Sebastian M. Schmidt, directeur scientifique du HZDR, a déclaré que l'énergie de fusion ne repose pas sur une technologie unique, mais nécessite une avancée coordonnée des infrastructures de recherche de haut niveau, des capacités expérimentales, de la simulation numérique, des nouveaux matériaux et de l'expertise industrielle. Il estime que les nouveaux centres de fusion intégreront ces ressources de manière plus ciblée, et que le HZDR, fort de ses bases de recherche et de ses compétences spécialisées, contribuera au développement des technologies liées à l'approvisionnement énergétique à long terme de l'Allemagne et de l'Europe.