Hanhai Juneng obtient le soutien à l'établissement d'un projet clé de recherche et développement du Département des Sciences et Technologies de la province du Sichuan

Le projet « Développement et démonstration d'application d'un système de stockage d'énergie à sortie et récupération d'impulsions de puissance mégawatt à l'échelle microseconde pour les conditions transitoires des dispositifs de fusion », soumis par Chengdu Hanhai Juneng Technology Co., Ltd., a récemment été officiellement approuvé après une évaluation rigoureuse par le Département des Sciences et Technologies de la province du Sichuan, inscrit au Programme provincial clé de recherche et développement du Sichuan et bénéficie d'un financement de recherche spécial. Il s'agit de la première fois que le programme provincial clé de recherche et développement du Sichuan soutient sous forme de projet spécial l'exploration de la commercialisation de la fusion nucléaire contrôlée, et le point d'ancrage du projet cible précisément le développement du système de sortie d'énergie impulsionnelle et de récupération directe électromagnétique du stockage d'énergie, caractéristique unique de la voie technologique de la configuration à champ inversé.

Alors que la fusion nucléaire contrôlée mondiale passe progressivement du stade de la physique fondamentale « peut-elle s'allumer » à celui des considérations d'ingénierie commerciale « peut-elle produire de l'électricité de manière économique », la voie technologique FRC, qui combine un rapport bêta élevé (valeur Beta), une configuration physique compacte et un potentiel de faible coût de construction, suscite un large intérêt au sein de la communauté internationale de la fusion. En mode de fonctionnement pulsé, la grande quantité d'énergie produite lors de la réaction dans un dispositif de fusion FRC est principalement stockée sous forme d'énergie magnétique impulsionnelle transitoire ; son efficacité de conversion théorique par récupération électromagnétique directe peut atteindre plus de 90 %, ce qui permet de contourner, sur le plan du mécanisme physique, le mode de production d'électricité indirect par cycle thermodynamique traditionnel « faire bouillir de l'eau — entraîner une turbine à vapeur » ; le niveau d'efficacité de la récupération directe détermine directement le gain énergétique net du système global (valeur Q) et le coût actualisé de l'électricité (LCOE). Cependant, la réalisation d'un contrôle en boucle fermée intégré « sortie — récupération — stockage d'énergie » de niveau mégawatt dans des conditions extrêmes transitoires de fusion constituait jusqu'à présent une lacune dans le domaine de l'ingénierie de la fusion en Chine.

Le projet approuvé cette fois-ci de Hanhai Juneng vise à surmonter définitivement ce goulot d'étranglement technologique fondamental qui entrave la concrétisation commerciale. Le projet suit strictement la feuille de route d'ingénierie « topologie — composants — contrôle — intégration — démonstration », en se concentrant sur l'architecture topologique de conversion bidirectionnelle ultra-rapide de l'énergie dans des conditions extrêmes de fusion, les matrices de commutateurs de puissance à semi-conducteurs capables de supporter des taux de variation de courant (di/dt) et de tension (dv/dt) extrêmement élevés, les algorithmes de contrôle synchronisé entièrement distribués à l'échelle nanoseconde ainsi que la gestion thermique couplée multi-physique. Le projet aboutira finalement à la réalisation d'un prototype industriel hautement intégré de sortie et récupération d'énergie impulsionnelle de niveau mégawatt, comprenant des modules d'alimentation impulsionnelle bidirectionnelle, des matrices de commutateurs à semi-conducteurs, des unités de stockage d'énergie hybrides et un système de contrôle central intelligent, établissant ainsi une capacité technologique complète allant de la validation des principes physiques à la fabrication des sous-systèmes clés jusqu'à l'application en scénario d'ingénierie réel.

La difficulté de développer ce prototype industriel réside dans le fait qu'il doit résister aux épreuves rigoureuses de l'environnement réel de décharge de fusion. Lors du déplacement axial et de la compression du plasma FRC, les variations brutales du flux magnétique des bobines induisent une forte tension inverse inductive bipolaire, exigeant du système qu'il accomplisse en un temps de l'ordre de la microseconde un transfert bidirectionnel sans perte d'énergie de niveau mégawatt, avec une précision de contrôle dynamique d'égalisation de tension et de courant bien supérieure à celle des alimentations impulsionnelles industrielles conventionnelles. L'équipe technique de Hanhai Juneng a déjà achevé, sur le premier dispositif de fusion, la qualification d'ingénierie de l'alimentation impulsionnelle haute tension à striction angulaire (Theta-pinch) et de l'alimentation stabilisée de forte puissance, et a accumulé, lors des expériences de physique du plasma en zone de formation, une immense quantité de paramètres de processus et d'expérience de réglage de formes d'onde, jetant ainsi les bases d'ingénierie pour l'intégration hautement fiable des modules matériels ultérieurs.

Conformément à la planification du projet, Hanhai Juneng concrétisera régulièrement les jalons d'ingénierie selon la stratégie « en trois étapes » : la première étape consiste à achever la simulation de la topologie de conversion rapide bidirectionnelle et le développement du prototype d'algorithme de contrôle à l'échelle nanoseconde ; la deuxième étape consiste à livrer les modules d'ingénierie de commutateurs de puissance, les unités de stockage d'énergie hybrides et les prototypes de contrôleurs distribués, et à vérifier en profondeur sur le dispositif expérimental de deuxième génération le mécanisme de production d'électricité et l'efficacité de récupération directe de l'énergie ; la troisième étape consiste à achever les tests d'ajustement conjoint à pleine puissance de l'ensemble de la machine et à l'installer sur le dispositif de fusion pour une démonstration empirique, en vue d'une application finale dans la centrale de démonstration de fusion à impulsions à haute fréquence de répétition de troisième génération. La mise en œuvre de ce projet spécial fera passer le coût actualisé de l'électricité de la voie FRC d'une estimation purement théorique à une mesure sur objet d'ingénierie réel, ouvrant une toute nouvelle voie technologique pour le développement en Chine de centrales de fusion commerciales compactes, à faible coût et à haut rendement.