Porteuse d’espoir pour la transition énergétique, la fusion nucléaire accélère grâce au dynamisme du secteur privé qui vient concurrencer les grandes institutions publiques. Résultat : les records en la matière tombent les uns après les autres. 

Pendant longtemps considérée comme une utopie, la fusion connaît un regain d’intérêt et la recherche sur le sujet ne cesse d’accélérer depuis plusieurs années, dynamisée par les nombreux intérêts privés. Symbole de cette accélération, les records s’enchaînent, en témoigne la dernière réussite de la startup américaine Helion.

Un plasma à 150 millions de degrés Celsius

Cette dernière est parvenue à créer un plasma atteignant les 150 millions de degrés Celsius, soit 10 fois la température au cœur du soleil. C’est un record pour le secteur privé. Il a été obtenu grâce à Polaris, le septième prototype de la startup. Celui-ci est doté d’une architecture dite Field-Reversed Configuration (FRC) qui diffère des tokamak et laser inertiels. Ici, l’objectif est d’accélérer deux plasmas, de les fusionner puis de les comprimer. Outre cette technique, Herion mise sur un système de conversion électromagnétique pour récupérer l’énergie issue de la réaction de fusion et obtenir de l’électricité.

Pour le moment, Herion se concentre sur la réaction de fusion deutérium-tritium, à l’instar d’ITER ou du National Ignition Facility. Mais pour ses applications commerciales, la startup mise plutôt sur la réaction deutérium-hélium 3 qui produit moins de neutrons. Loin de se reposer sur ses lauriers, l’entreprise construit déjà son démonstrateur commercial, nommé Orion, qui devrait fournir de l’électricité à Microsoft.

Une course effrénée où se mêlent acteurs publics et privés

Servant de préparation au programme ITER, plusieurs tokamaks dans le monde entier enchaînent les records. La durée des plasmas ne cesse de s’allonger, notamment à travers les essais des tokamaks EAST, situé en Chine et WEST, situé à Cadarache. Le 12 février 2025, le CEA a maintenu un plasma d’hydrogène pendant 1337 secondes, soit environ 22 minutes.

Mais le secteur privé devient un acteur majeur des recherches. Ainsi, une startup chinoise baptisée Energy Singularity vient d’égaler le record français, ce qui constitue évidemment une première pour le secteur privé.

De nouvelles barrières tombent

Enfin, il y a quelques semaines, le Tokamak EAST a, pour la première fois, franchi la limite de Greenwald. Cette dernière est une limite de densité au-delà de laquelle le plasma serait soumis à de violentes instabilités provoquant son effondrement. Grâce à un contrôle minutieux de la réaction dès son amorçage, les équipes chinoises sont parvenues à dépasser cette limite sans instabilité.  Jeronimo Olaya, physicien au CEA, a réagi à cette nouvelle en indiquant que ces résultats étaient « très prometteurs et devraient être explorés dans d’autres dispositifs tokamak ».

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Que penser de la filière européenne de recyclage de batteries ? Les mauvaises nouvelles s’accumulent, et de nombreux projets sont suspendus. Pourtant, tout est une question de timing et l’explosion de cette filière paraît inévitable avec l’électrification progressive des usages et en particulier des transports. 

Quand on veut se lancer dans le recyclage de batteries, il faut avoir les nerfs solides et s’armer de patience. En effet, si les promesses sont là, avec une électrification incontournable des usages pour atteindre la neutralité carbone, le marché des batteries domestiques et industrielles (BESS) peine à décoller.

En conséquence, de nombreux projets de recyclage de batteries finissent pas être abandonnés. C’est notamment le cas du projet Eramet-Suez, censé voir le jour à Dunkerque, qui a été suspendu indéfiniment en 2024. On peut aussi citer le projet Stellantis-Orano qui a finalement été annulé faute de débouché ou encore l’usine de recyclage de Li-Cycle à Harnes.

Un gisement de batteries usagées « embryonnaire »

Pour le moment, le gisement des batteries en fin de vie est « embryonnaire » selon le vice-président de la section batterie de The Future is Neutral, filiale de Renault et Suez dédiée à l’économie circulaire. Néanmoins, certaines startups continuent de se battre pour peser dans cette filière en devenir. En France, Mecaware peaufine ses procédés innovants de recyclage à partir de CO2 et d’amines (composés organiques dérivés de l’ammoniac) et espère ouvrir une usine pilote à Béthune d’ici la fin de l’année.

De son côté, l’entreprise Battri a trouvé la parade, et vient de mettre en service son usine flambant neuve dans les Hauts-de-France. Si, à terme, elle devrait pouvoir recycler 100 000 batteries de voitures par an, elle devrait traiter dans un premier temps les rebuts des usines de production de batterie voisines, afin de produire de la Black Mass. Cette poudre noire, obtenue après broyage, chauffage et tamisage de cellules de batteries, permet de séparer les différents métaux comme le lithium, le cobalt ou le nickel.

Une filière qui s’organise à défaut d’exploser

Si l’attente paraît longue, le jeu en vaut vraisemblablement la chandelle, car une explosion des besoins en recyclage de batterie est attendue à partir de 2035, quand les batteries des premières voitures électriques commercialisées commenceront à s’accumuler. En attendant, l’Europe continue d’organiser la filière du recyclage des batteries en mettant en place des quotas destinés à réduire sa dépendance en métaux critiques vis-à-vis de la Chine. À partir de 2028, au moins 50% du lithium et 90% du cobalt et du nickel contenus dans les batteries devront être recyclés. Des seuils obligatoires de matière recyclée devraient également être fixés pour les batteries neuves.

En parallèle, l’Union européenne a récemment acté la mise en place d’un passeport batterie européen destiné à faciliter la mise en place d’une économie circulaire sur le sujet. Ce dossier numérique, obligatoire sur chaque batterie de plus de 2 kWh, devrait contenir une série d’informations comme les matières premières utilisées dans la batterie, le taux de matières recyclées, l’empreinte carbone de la batterie ou encore son niveau d’usure.

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Cette histoire scientifique commence, comme bien souvent, par une énigme. Elle concerne un échantillon d’uranium. Et une analyse de routine. Qui montra des résultats impossibles.

En 1972, un échantillon d’uranium est analysé par le physicien Francis Perrin, dans l’usine d’enrichissement militaire de Pierrelatte (une installation aujourd’hui démantelée). Les mesures montrent une teneur de 0,717 % en uranium 235 – l’isotope fissile, qui permet les réactions en chaîne. Cette teneur est usuellement de 0,720 %. La différence est très légère, mais suffisante pour que l’anomalie soit constatée. En effet, cette valeur est une constante pour tous les corps du système solaire, que ce soit la Terre, la Lune ou des météorites, qui proviennent de la même nébuleuse primordiale à l’origine du système solaire.

L’échantillon provenait de la mine d’uranium d’Oklo, située près de Franceville, au Gabon. L’analyse des isotopes de l’échantillon montrera la présence de produits de fission, impliquant que ce sont des fissions nucléaires qui ont consommé l’uranium manquant. Et l’enquête révélera ce fait étonnant : elles se sont produites dans un réacteur nucléaire naturel.

Les conditions uniques qui permettent la fission naturelle

La possibilité théorique d’un tel phénomène avait été annoncée un peu plus tôt, en 1945, par le physicien d’origine japonaise Paul Kuroda. Les découvertes au Gabon confirmèrent sa prédiction. Les échantillons d’Oklo permirent en effet de prouver que des réacteurs nucléaires naturels avaient fonctionné il y a deux milliards d’années au sein du gisement d’uranium.

Pour qu’un tel réacteur nucléaire existe, plusieurs conditions doivent être réunies. En premier lieu, le gisement doit être suffisamment large pour que les neutrons puissent amorcer une réaction en chaîne. Par ailleurs, un enrichissement suffisant est nécessaire ; et c’était le cas si l’on remonte loin dans l’histoire de la Terre. L’uranium 235 est radioactif, ce qui implique que sa quantité diminue avec le temps ; il y a deux milliards d’années, sa concentration était ainsi bien plus élevée (3,813 %) qu’aujourd’hui (0,720 %). Enfin, il faut de l’eau, qui joue le rôle de modérateur neutronique, comme dans les réacteurs nucléaires à eau pressurisée (REP).

Les réacteurs d’Oklo auraient mis en jeu plus de 500 tonnes d’uranium. Ils auraient fonctionné pendant plusieurs centaines de milliers d’années. Et pendant ce laps de temps, ils auraient produit environ 100 térawattheures (TWh) – soient environ deux ans de production énergétique (thermique + électrique) d’un EPR. Aujourd’hui, les réacteurs d’Oklo sont les seuls réacteurs à fission naturels connus – il est toutefois vraisemblable que notre planète en cache quelques autres.

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