Tokamak Energy (Royaume-Uni) achève les tests du système d'aimants supraconducteurs à haute température Demo4 pour la fusion

Le 9 septembre 2026, Tokamak Energy (Royaume-Uni) a annoncé l'achèvement de 14 mois de tests sur son système d'aimants de fusion Demo4, validant ses capacités de conception, de fabrication, d'intégration et d'exploitation d'un système complet d'aimants supraconducteurs à haute température (HTS).

L'expérience technique acquise lors des tests Demo4 est actuellement utilisée dans le cadre du projet de collaboration entre Tokamak Energy et UK Fusion Energy (UKFE), soutenant le développement du système d'aimants HTS pour le programme de fusion STEP (Spherical Tokamak for Energy Production). Les résultats sont également destinés à des applications commerciales HTS au-delà de la fusion et ont été présentés cette semaine à la Conférence sur la supraconductivité appliquée (ASC 2026) à Pittsburgh, aux États-Unis.

Au cours des tests, l'équipe d'ingénierie a porté le champ magnétique maximal de Demo4 à 13,7 teslas, faisant fonctionner les bobines de champ toroïdal à un courant de 5 600 ampères, et a soumis le système à des cycles dans une plage de températures de fonctionnement comprises entre 77 kelvins et 17 kelvins. Le système a également supporté une contrainte mécanique transversale de 150 mégapascals, soit environ 1 500 fois la pression atmosphérique.

Demo4 adopte une configuration de tokamak sphérique pertinente pour les applications de fusion et a accumulé environ 10 000 heures de fonctionnement dans différents états d'alimentation, y compris des périodes prolongées à champ magnétique élevé. Les tests ont également inclus plusieurs décharges forcées et décharges à courant élevé à des champs allant jusqu'à 12,5 teslas, afin de vérifier la stabilité du système dans des conditions de défaillance.

Warrick Matthews, directeur général de Tokamak Energy, a déclaré que Demo4 constitue une étape technique et commerciale importante, prouvant que l'entreprise possède la capacité de concevoir, fabriquer et exploiter un système complet d'aimants supraconducteurs à haute température. Les tests de durabilité du système ont fourni des données essentielles démontrant la robustesse de sa conception HTS, ce qui revêt une importance considérable pour les applications industrielles des aimants et des systèmes électriques.

Liam Brennan, responsable de TE Magnetics, la division supraconducteurs à haute température de Tokamak Energy, a indiqué que la conception des aimants HTS est déterminante pour les performances et la rentabilité des centrales à fusion. Les expériences Demo4 prouvent que le système d'aimants intégré de l'entreprise peut fonctionner dans une configuration exigeante, proche des besoins des applications de fusion, et que l'expérience acquise a déjà été appliquée au programme STEP d'UK Fusion Energy.

Demo4 est un système complet d'aimants de fusion supraconducteurs à haute température qui valide simultanément, dans un dispositif intégré, l'intensité et l'angle du champ magnétique, la densité de courant, la température de fonctionnement et les charges mécaniques. Les tests couvrent non seulement les aimants eux-mêmes, mais également les systèmes cryogéniques, les systèmes d'excitation, l'instrumentation et les systèmes de contrôle, éléments essentiels au fonctionnement coordonné de plusieurs aimants.

Le système est composé de 44 bobines supraconductrices à haute température dans une configuration de tokamak sphérique. Il comprend 14 bras de champ toroïdal, chacun constitué de deux bobines HTS partiellement isolées ; ainsi que 2 bobines de champ poloïdal, chacune composée de 8 bobines HTS entièrement isolées. Le système est refroidi à l'hélium sous pression, avec une pression de fonctionnement maximale de 20 bars, et surveillé par plus de 600 capteurs mesurant la tension, le champ magnétique, la température et les contraintes.

Tokamak Energy a indiqué que les données collectées lors de cette série d'expériences continueront d'être utilisées pour valider et améliorer ses modèles et ses logiciels de contrôle, renforçant ainsi sa capacité de prédiction des performances des systèmes HTS et soutenant la conception future d'aimants robustes et fiables.

Les résultats des tests montrent que les dispositifs HTS ont répondu aux attentes sous des champs magnétiques allant jusqu'à 13,7 teslas, avec une validation des caractéristiques de courant critique ; dans la plage de températures de 77 kelvins à 17 kelvins, la cartographie de la surface critique du système a été confirmée. La fiabilité de plus de 90 jonctions HTS a également été vérifiée, avec des résistances de jonction conformes aux attentes et un transport de courant stable tout au long des tests.

Les tests ont également confirmé que les matériaux HTS présentent une bonne stabilité thermique, et que la détection précoce des transitions et le refroidissement actif constituent des moyens efficaces pour éviter les transitions résistives (quench). Lors des essais de défaillance et des décharges forcées à 12,5 teslas et à courant élevé, aucun point chaud ni dégradation des performances n'a été observé. Sur le plan mécanique, le système a été validé sous une contrainte de compression transversale de 150 mégapascals, contribuant à une meilleure compréhension du comportement des bobines bobinées.

En outre, Tokamak Energy affirme que sa conception d'aimants HTS a démontré sa capacité à résister aux effets des cycles thermiques. Les aimants, les alimentations électriques, le système cryogénique, le système de contrôle et le dispositif de protection contre les transitions résistives ont fonctionné de manière coordonnée à l'échelle du système complet. Les amenées de courant HTS ainsi que les interactions entre les bobines de champ toroïdal et de champ poloïdal ont également été validées par les tests.

Tokamak Energy est le partenaire pour les systèmes d'aimants du programme de fusion STEP du gouvernement britannique. Grâce à ses capacités de fabrication et de conception d'aimants HTS, l'entreprise a obtenu un contrat d'UK Fusion Energy d'un montant de 70 millions de livres sterling, couvrant la période jusqu'en mars 2029. L'expérience acquise avec Demo4 sera utilisée pour les essais de bobines modèles STEP ainsi que pour la recherche sur les systèmes d'aimants HTS à l'échelle d'une centrale.

Tokamak Energy est également membre de l'Infinity Fusion Alliance britannique, qui comprend également Type One Energy et AECOM, et soutient le développement de centrales à fusion commerciales au Royaume-Uni avec l'appui de Barclays Bank.