En janvier 2026, le tokamak chinois EAST a atteint une densité électronique stable de 1,3 à 1,65 fois la limite de Greenwald, dépassant pour la première fois cette barrière théorique qui limitait depuis 40 ans la densité du plasma dans les réacteurs de fusion. Cette percée technique pourrait accélérer la commercialisation de l’énergie de fusion en rendant possible des réacteurs plus compacts et économiques.

Ces expériences démontrent l’accès au régime “sans limite de densité” prédit par la théorie d’auto-organisation plasma-paroi (PWSO), ouvrant une voie prometteuse vers des réacteurs de fusion commercialement viables. La puissance de fusion évolue avec le carré de la densité : doubler la concentration du combustible peut quadrupler la production d’énergie.

Le tokamak EAST brise un plafond vieux de quatre décennies

Depuis 40 ans, les plasmas de fusion heurtent le même mur de densité. Pousser la concentration du combustible trop haut et le réacteur échoue en quelques secondes, dans une cascade d’instabilité. Cette limite empirique, connue sous le nom de densité de Greenwald, constituait l’une des contraintes les plus frustrantes de la fusion, car plus le plasma est dense, plus il produit de puissance.

La limite de Greenwald n’est pas une loi physique dure, mais plutôt un phénomène observé qui peut être décrit mathématiquement pour prédire jusqu’où la densité du plasma peut aller dans un tokamak avant qu’elle ne se déstabilise et s’effondre brutalement. Cela se produit car, lorsque la densité du plasma augmente, le plasma rayonne plus d’énergie, refroidissant plus rapidement à sa frontière, surtout quand des atomes du mur du réacteur pénètrent dans le plasma.

Le tokamak EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak), situé à Hefei et exploité par l’Académie chinoise des sciences depuis 2006, possède un rayon majeur de 1,85 mètre, un rayon mineur de 0,4-0,45 mètre et peut générer un champ magnétique toroïdal jusqu’à 3,5 teslas. Premier tokamak entièrement supraconducteur au monde avec des bobines toroïdales et poloïdales en niobium-titane, EAST explore les opérations plasma en régime stationnaire haute performance.

La technique chinoise contourne l’instabilité par le contrôle des interactions plasma-paroi

L’équipe de EAST, dirigée par des chercheurs de l’Université de science et technologie de Huazhong et de l’Académie chinoise des sciences, a utilisé le chauffage par résonance cyclotronique électronique (ECRH) au démarrage et une pression initiale de gaz plus élevée pour modifier fondamentalement la façon dont le combustible interagit avec les parois de tungstène du réacteur.

Les interactions plasma-paroi constituent une source primaire de contamination. Quand des particules énergétiques frappent la surface métallique, elles détachent des atomes lourds qui rayonnent l’énergie, refroidissant le cœur et déclenchant l’instabilité. L’approche EAST a réduit délibérément les températures de bord, limitant ce processus d’érosion. Des bords plus froids signifiaient un combustible plus propre, ce qui permettait à la densité de grimper sans la pénalité habituelle.

Les parois de tungstène étaient essentielles. Les tentatives précédentes sur des tokamaks avec revêtement carbone restaient bloquées dans le régime conventionnel. Les surfaces métalliques, combinées au conditionnement au démarrage, ont créé les conditions pour l’auto-organisation entre plasma et paroi que la théorie prédisait mais que les expériences n’avaient pas clairement démontré jusqu’à présent.

Des performances qui dépassent les records internationaux

En mai 2024, une équipe du tokamak DIII-D américain avait dépassé la limite de Greenwald de 20%. Selon les données publiées, les expériences chinoises sur EAST ont atteint des décharges plasma durant environ 6 à 7 secondes. De plus, la densité atteinte, jusqu’à 65% au-dessus de la limite de Greenwald, dépasse significativement la valeur des expériences américaines. Cette combinaison de densité plus élevée et de durée plus longue suggère que la méthode permet un mode de fonctionnement plus stable.

Cette percée confirme la théorie PWSO qui postule que l’un des facteurs causant l’instabilité du bord plasma provient de l’interaction entre la dynamique du plasma et les conditions de paroi via le rayonnement d’impuretés. En utilisant le chauffage par résonance cyclotronique électronique et/ou une pression de gaz pré-remplie, ce niveau d’impureté peut être réduit, permettant des densités plus élevées et dépassant ainsi la limite empirique de Greenwald.

EAST avait déjà établi un record de durée en janvier 2025 en maintenant un plasma pendant 1066 secondes. Cette performance a été dépassée en février 2025 par le tokamak français WEST qui a maintenu un plasma en confinement élevé pendant 1336 secondes.

L’économie de la fusion entre en phase d’accélération commerciale

Ce travail ne résout pas les trois variables nécessaires à l’ignition - densité, température et temps de confinement - mais il desserre la contrainte la plus restrictive. Fonctionner à 1,6 fois le plafond précédent signifie que les réacteurs pourraient potentiellement générer beaucoup plus de puissance sans devenir plus grands. C’est une approche évolutive qui ne nécessite pas d’injection continue de pellets ou d’autres systèmes de combustible complexes.

Le marché mondial de l’énergie de fusion est estimé à 429,6 milliards de dollars en 2030 et projeté à 840,3 milliards de dollars d’ici 2040. Cette projection assume que 2030 marquera le début de la commercialisation de l’énergie de fusion.

La Chine structure son écosystème de fusion pour dominer un marché naissant

La Chine a créé une société d’énergie de fusion détenue par l’État dans son dernier effort pour commercialiser l’énergie de fusion. China Fusion Energy Co. Ltd (CFEC), filiale de la China National Nuclear Corporation (CNNC), a été dévoilée à Shanghai avec un capital enregistré de 15 milliards de yuans (environ 2,1 milliards de dollars américains). La société nouvellement fondée, positionnée comme un moteur d’innovation pour faire avancer l’ingénierie et la commercialisation de la fusion chinoise, est chargée de développer des plateformes pour la recherche technologique et les opérations de capital.

Les ingénieurs visent à construire un réacteur de démonstration d’ingénierie de fusion, basé sur le projet BEST. Les opérations commerciales sont projetées pour commencer quelque part entre 2040 et 2050. Dans la dernière décennie, la perception commerciale de l’énergie de fusion a considérablement changé, avec les entreprises commerciales de fusion levant plus de 9 milliards de dollars américains à ce jour, tandis qu’un nombre croissant de gouvernements voient la fusion comme la “course spatiale” moderne.

Cette percée chinoise sur la densité du plasma intervient dans un contexte de course mondiale accélérée vers la fusion commerciale. La Chine devrait “tripler ses efforts” sur la fusion, utilisant sa capacité à dicter l’allocation des ressources et à contourner les obstacles réglementaires occidentaux pour concourir pour la domination stratégique. Il y a peu de doute que la Chine joue un rôle de leader mondial en matière de développements de fusion grâce à la nature de commandement et de contrôle de son économie et de sa prise de décision d’investissement pour les technologies énergétiques.

Les avancées de EAST redéfinissent les limites théoriques de la fusion magnétique et ouvrent la voie à des réacteurs plus compacts. Les résultats changent les assumptions sur ce que les tokamaks peuvent accomplir. La limite de densité semblait être fondamentale - un bord de falaise intégré dans la physique. Les expériences de EAST suggèrent qu’elle ressemble plus à un bassin qui peut être évité si vous commencez au bon endroit. Dans la course vers la fusion commerciale qui s’intensifie mondialement, cette maîtrise de la densité pourrait donner à la Chine l’avantage décisif dans la technologie énergétique du futur.

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