La société américaine Marathon Fusion démontre des technologies d'enrichissement des isotopes d'hydrogène et de lithium

La société américaine Marathon Fusion a annoncé le 27 août, heure locale, avoir réussi à démontrer des technologies d'enrichissement des isotopes d'hydrogène et de lithium à l'aide de sa centrifugeuse à plasma exclusive. La société a déclaré que ces progrès répondent aux besoins du cycle du combustible de fusion et de l'approvisionnement en isotopes associés.

Dans la filière de fusion deutérium-tritium, le traitement des isotopes d'hydrogène est essentiel au fonctionnement continu des installations de fusion, tandis que l'enrichissement des isotopes du lithium est étroitement lié à la production de tritium. La feuille de route pour la science et la technologie de la fusion publiée par le Département de l'énergie des États-Unis (DOE) en juin dernier a identifié le traitement du tritium comme l'un des défis majeurs, estimant que les progrès associés jouent un rôle important pour réaliser le fonctionnement continu de la fusion deutérium-tritium et valider la faisabilité de la fusion comme forme d'énergie à grande échelle.

Marathon Fusion a indiqué que sa centrifugeuse à plasma est conçue pour réaliser un processus de pompage différentiel, susceptible de réduire le débit de tritium et la taille des systèmes de traitement du tritium associés. La société a déclaré que les résultats de séparation préliminaires ont déjà atteint un niveau permettant de réduire considérablement le débit de tritium dans le cycle du combustible de fusion. Cette technologie a été développée grâce au financement de l'Agence de projets de recherche avancée – Énergie (ARPA-E) du Département de l'énergie des États-Unis dans le cadre du programme VISION OPEN, Marathon Fusion étant l'une des trois entreprises privées de fusion soutenues par ce programme.

Dennis Whyte, professeur de science et d'ingénierie nucléaires au Massachusetts Institute of Technology (MIT), a déclaré que les résultats de Marathon Fusion dans la séparation isotopique sont significatifs pour l'industrie de la fusion. Selon lui, si cette technologie permet un pompage sélectif du tritium, elle pourrait réduire l'inventaire de tritium nécessaire tout en améliorant les performances des centrales à fusion ; la même approche technologique pourrait également être utilisée pour améliorer la séparation des isotopes du lithium, considérée comme un maillon clé pour accroître l'efficacité de production de tritium des centrales à fusion.

L'approvisionnement en isotopes du lithium est également considéré comme un enjeu majeur de la chaîne industrielle de la fusion. Le Special Competitive Studies Project (SCSP), fondé par l'ancien directeur général de Google Eric Schmidt, a publié précédemment un rapport indiquant que l'enrichissement du lithium constitue l'une des lacunes à haut risque de la chaîne d'approvisionnement de la fusion, et soulignant que les États-Unis ne disposent actuellement d'aucune offre commerciale nationale.

Per F. Peterson, professeur émérite distingué d'ingénierie nucléaire à l'Université de Californie à Berkeley (UC Berkeley) et conseiller de Marathon Fusion, a indiqué que le fluorure de lithium-béryllium (FLiBe), composé de fluorure de lithium et de fluorure de béryllium, présente une capacité thermique volumétrique élevée et une forte capacité d'arrêt des neutrons, ce qui le rend attractif comme caloporteur pour les systèmes d'énergie nucléaire. Il a souligné que le lithium dans le FLiBe nécessite un enrichissement isotopique : les réactions de fusion nécessitent du lithium-6 enrichi, tandis que les systèmes de fission nécessitent du lithium-7 enrichi. La production annuelle mondiale de lithium enrichi est actuellement inférieure à une tonne, et les procédés associés offrent un approvisionnement limité ; à l'avenir, un déploiement à l'échelle du térawatt nécessitera des technologies d'enrichissement du lithium propres à grande échelle.

Marathon Fusion a déclaré que les résultats expérimentaux correspondent étroitement aux modèles de calcul, validant sa théorie fondamentale et fournissant une base de modélisation prédictive pour la conception ultérieure des systèmes. L'enrichissement étant validé, la société prévoit de construire sa première installation pilote commerciale pour produire des isotopes capables de soutenir le déploiement d'installations de fusion à l'échelle du gigawatt.

Charles Swanson, vice-président des systèmes de fusion chez Thea Energy, a déclaré que la séparation isotopique est une étape clé du cycle du combustible de fusion, et que les résultats expérimentaux de Marathon Fusion démontrent une voie technologique susceptible de rendre les systèmes associés plus compacts et plus pratiques.

Marathon Fusion est principalement active dans la production d'isotopes, avec des activités comprenant la fourniture de radio-isotopes pour l'industrie de la médecine radiopharmaceutique et le développement de technologies isotopiques destinées à l'énergie de fusion. La société bénéficie du soutien de l'ARPA-E, du programme Breakthrough Energy Fellows, du fonds 1517 et d'Übermorgen Ventures, entre autres.