La startup américaine Xcimer Energy, spécialisée dans le développement d’un système laser à excimère au fluorure de krypton (KrF) pour la fusion énergétique, vient de lever 100 millions de dollars lors d’un tour de financement. Cette levée de fonds permettra à l’entreprise de franchir une étape cruciale dans la mise au point d’une technologie laser innovante, ouvrant ainsi la voie à une nouvelle ère dans le domaine de l’énergie de fusion.
Un nouveau centre de recherche pour un prototype laser inédit
Grâce à cette injection de capital, la société basée à Denver prévoit d’établir un nouveau centre de recherche et de le doter d’un prototype de système laser qui représentera le plus grand système de compression d’impulsions optiques non linéaires au monde. L’objectif est de recréer les conditions ayant permis au système National Ignition Facility (NIF) de générer une fusion par laser avec un gain d’énergie, mais en utilisant une technologie optique beaucoup moins complexe et moins coûteuse.
Comme le souligne Xcimer, la conception à 192 faisceaux à l’état solide du NIF, qui délivre environ 2 MJ d’énergie en une impulsion d’une nanoseconde, a coûté 3,5 milliards de dollars et ne peut être adaptée de manière économique aux niveaux exigés pour une production d’énergie fiable. La technologie laser est bien trop onéreuse pour être portée à 10 MJ, niveau d’énergie nécessaire pour un fonctionnement robuste des cibles de fusion.
Les lasers KrF : une alternative prometteuse
Le plan de la startup consiste à tirer parti de la technologie laser initialement conçue dans le cadre du programme Strategic Defense Initiative (surnommé «Star Wars») des années 1980, en utilisant des sources KrF émettant à 248 nm. Ces dernières ont depuis joué un rôle clé dans la fabrication de semi-conducteurs en tant que source de lumière dans les systèmes de lithographie à ultraviolets profonds.
Xcimer affirme que l’architecture de son laser produira jusqu’à dix fois plus d’énergie laser, avec une efficacité dix fois supérieure et un coût par joule plus de 30 fois inférieur à celui du système laser NIF qui a atteint le seuil de rentabilité scientifique de la fusion en décembre 2022.
Conner Galloway, PDG de l’entreprise, ajoute : «Ce financement de série A nous permet d’atteindre des étapes clés sur la voie de l’énergie de fusion par confinement inertiel commerciale. Nous sommes ravis que nos investisseurs de premier plan, ainsi que nos partenaires des laboratoires nationaux américains, des institutions académiques et de l’industrie privée, se joignent à nous dans notre mission d’apporter au monde une énergie sûre, fiable, zéro carbone et économique.»
Xcimer participe déjà à trois différents «hubs» de développement de la fusion par laser soutenus par le Département de l’Énergie américain dans le cadre du programme IFE-STAR » (Inertial Fusion Energy Science and Technology Accelerated Research), un effort « Moonshot » présidentiel visant à démontrer une preuve de concept pour plusieurs types de centrales à fusion d’ici 2032.
Le financement permettra également à Xcimer d’élargir son équipe technique à Denver, où l’entreprise a récemment transféré la majorité de ses employés. La société vient d’embaucher le cadre de l’aérospatiale Giovanni Greco en tant que vice-président principal de l’ingénierie, qui dirigera la conception, le développement et la fabrication du prototype de système laser.
Une architecture laser innovante
Selon l’entreprise, les principaux éléments du système sont «maximalement découplés», le laser étant situé jusqu’à 50 mètres de la cible capsule de combustible de faible masse et pouvant pénétrer dans la chambre du réacteur par seulement deux très petites ouvertures. Comme le NIF, les capsules de combustible d’Xcimer sont basées sur le deutérium-tritium, mais Xcimer prévoit d’utiliser une taille et une masse beaucoup plus importantes, ce qui se traduit par des performances plus élevées, une fabrication plus facile et un fonctionnement plus robuste.
Ces performances accrues signifient qu’une centrale électrique peut fonctionner à des taux de répétition inférieurs (moins de 1 Hz) à ceux des concepts conventionnels d’IFE. La fusion a lieu dans environ un centimètre cube au centre de la chambre cible et est très éloignée de la «première paroi faisant face au plasma» de la chambre, sans connexion physique. Cela permet également l’utilisation d’un flux de refroidissement au sel fondu pour protéger la première paroi structurelle de la chambre de la sortie de fusion.
Xcimer affirme également que le court temps de confinement et la haute densité dans la cible signifient qu’elle subira une «propagation de la combustion», où l’ignition d’une petite quantité de combustible de fusion peut libérer suffisamment d’énergie pour enflammer le reste du combustible – comparable à l’utilisation d’une allumette pour allumer un feu. Cela conduit à des gains élevés de « prise murale » de l’installation, même avec un laser efficace à 5-10 %.
Légende illustration : Image en couleur de l’intérieur de la structure de support du préamplificateur dans la National Ignition Facility du DOE, située au Lawrence Livermore National Laboratory de la National Nuclear Security Administration. (Crédit : Damien Jemison)
