La fusion inertielle basée sur le laser est un marché d'avenir stratégique pour la photonique. Sa faisabilité est prouvée. En Allemagne, des consortiums se forment entre l'industrie et la recherche pour exploiter cette source d'énergie climatiquement neutre et intrinsèquement sûre, et pour établir des chaînes d'approvisionnement efficaces. L'État soutient le développement des technologies de base pour les centrales à fusion avec plus d'un milliard d'euros. Les approches présentent un fort potentiel d'innovation au-delà de la fusion. Des acteurs clés se rencontrent lors de la LASER 2025 au panel d'application « Laser Fusion : Energizing Photonics Industry ». Dirigé par le Fraunhofer ILT, il met en lumière les potentiels de marché et les opportunités de la fusion. La fusion inertielle basée sur le laser est sur le point de passer de la recherche fondamentale au développement technologique appliqué. L'Allemagne a pris les mesures nécessaires pour exploiter cette source d'énergie climatiquement neutre, disponible 24 heures sur 24, le plus rapidement possible. Depuis que le gouvernement fédéral a lancé au printemps 2024 le programme « Fusion 2040 - Recherche sur la voie de la centrale à fusion », 16 consortiums se sont formés avec un volume de financement de 140 millions d'euros. Des grandes entreprises, des PME, des start-ups, des instituts de recherche et des universités unissent leurs compétences pour développer des technologies de base pour les centrales à fusion. C'est le début d'une offensive de recherche que l'Allemagne finance à hauteur de plus d'un milliard d'euros d'ici 2030. À cela s'ajoutent des investissements privés des entreprises participantes. La plupart proviennent de l'industrie photonique et ont reconnu la fusion comme un marché d'avenir stratégique.
Panneau d'application »Fusion Laser : Dynamiser l'industrie de la photonique« lors de la LASER
Un panel d'application dans le cadre de la Laser World of Photonics explorera le potentiel de l'industrie photonique. Dirigé par Dr. Jochen Stollenwerk, le directeur par intérim de l'Institut Fraunhofer pour la technologie laser ILT à Aix-la-Chapelle, des experts de premier plan de l'industrie et de la recherche discuteront de l'état de la technologie, des défis et des approches de solutions photoniques. La présentation d'ouverture du panel « Laser Fusion : Energizing Photonics Industry » sera donnée par le Prof. Constantin Häfner, membre du conseil pour la recherche et le transfert de la société Fraunhofer. Jusqu'à fin 2019, il était directeur de programme pour les technologies photoniques avancées au Lawrence Livermore National Laboratory en Californie, USA, où il était responsable du développement des systèmes laser les plus puissants au monde, avec lesquels la première ignition d'un plasma de fusion a été réalisée à la National Ignition Facility (NIF) sur place.
Depuis son arrivée en Allemagne, Häfner met à profit son expertise en tant que conseiller du gouvernement dans le conseil de fusion du ministère fédéral de la Recherche, de la Technologie et de l'Espace (BMFTR) ainsi qu'en tant que directeur de la commission d'experts pour la fusion laser. Dans son discours d'ouverture, il mettra en lumière les opportunités pour l'Allemagne et l'Europe sur le marché futur de la fusion laser, ceci également dans le contexte de
que les entreprises allemandes de photonique ont joué un rôle non négligeable en tant que fournisseurs de technologie et de matériel dans la construction du NIF.
«La mise en place de chaînes d'approvisionnement performantes dans le domaine de la photonique est la condition préalable à la faisabilité technique et économique d'une centrale de fusion », déclare Häfner. Pour y parvenir, de nombreuses innovations sont encore nécessaires. Celles-ci entraîneront, en raison de la taille de marché attendue, des transformations profondes sur le marché actuel des lasers industriels, des applications laser et des optiques. Sous forme de spill-over.
Les effets de la recherche et du développement en cours pourraient également avoir un impact à court terme sur le marché de la photonique.
Coup d'envoi pour la mise en place de chaînes d'approvisionnement efficaces
Avec la formation des premiers consortiums dans le programme « Fusion 2040 », le coup d'envoi de l'offensive d'innovation nécessaire a été donné. Les projets rassemblent des acteurs de la photonique, de l'optique et des sciences des matériaux ainsi que leurs compétences. L'accent est mis sur le développement et la fabrication de lasers à diode hautement efficaces ainsi que de verres et cristaux optiques robustes. Ceux-ci seront utilisés en fonctionnement continu dans des applications commerciales.
Les centrales doivent faire face à des charges extrêmes. Leur tâche consiste à pomper des impulsions laser à haute fréquence au niveau d'énergie nécessaire pour transformer un mélange des isotopes d'hydrogène, le deutérium et le tritium, en plasma et déclencher leur fusion. Pour un fonctionnement commercial, il est nécessaire de déclencher dix à vingt cibles avec ce mélange par seconde. Il existe également un besoin de développement pour ces cibles – des billes de la taille d'une tête d'épingle – ainsi que pour le mur du réacteur. Ce dernier est exposé aux neutrons libérés lors de la fusion et au rayonnement thermique de l'élément surchauffé.
exposés à des plasmas de fusion à 150 millions de degrés Celsius. Des domaines de développement se dessinent également dans le cycle du tritium et la fabrication additive, si possible, de composants complexes de centrales électriques. Ces sujets sont abordés par les consortiums. Il est déjà clair aujourd'hui que les effets de débordement mentionnés auront un impact sur la photonique et ses secteurs d'application. Ainsi, l'un des projets vise des augmentations de performance significatives des lasers à diodes tout en réduisant fortement les coûts grâce à une fabrication entièrement automatisée. Si le consortium atteint
ses objectifs, alors les lasers à diodes devraient avoir un potentiel transformateur - et parfois disruptif - dans divers secteurs. Il existe également une demande pour des sources de faisceau haute performance et les verres optiques nécessaires pour les centrales de fusion provenant d'autres marchés. De plus, il y a une demande croissante pour des lasers pouvant être utilisés comme sources secondaires pour la génération de rayonnement EUV, de neutrons ou de rayons X. Ils sont
entre autres pour une imagerie combinée par rayons X et neutrons. Le procédé doit permettre des analyses optiques et matérielles du contenu à travers les parois de fûts et de conteneurs fermés. Les sources de faisceaux laser sont la clé pour miniaturiser les accélérateurs de particules nécessaires et les intégrer dans des appareils compacts.
La physique fondamentale fonctionne - Départ pour le développement d'applications
Le développement de la fusion laser progresse rapidement depuis le 5 décembre 2022 – le jour de la percée au NIF. Selon l'évaluation de Häfner, l'utilisation croissante de l'IA va encore accélérer le rythme de l'innovation. Pour optimiser les expériences dans l'installation d'essai américaine, l'IA est déjà en cours d'utilisation : alors que l'initiation du plasma de fusion à la fin de 2022 libérait 3,15 mégajoules (MJ), soit 1,5 fois l'énergie laser nécessaire pour l'initiation, le NIF a annoncé fin 2024 une augmentation à 5,2 MJ – et en mai 2025 à 8,6 MJ. Ainsi, la fusion a libéré 4,13 fois plus d'énergie que celle que le laser avait focalisée sur la cible. Les expériences réussies montrent que la physique fondamentale fonctionne. Cependant, l'installation n'est pas conçue pour la production d'énergie, mais pour la recherche sur les plasmas. Dans ses 192 faisceaux parallèles, des lampes à éclat et des verres spéciaux élèvent le niveau d'énergie des impulsions laser au niveau requis. Après chaque initiation, le système doit se refroidir, car ni les composants optiques, ni le système laser, ni les matériaux de la chambre de combustion ne sont conçus pour un fonctionnement continu d'une centrale électrique.
Sur la voie de concepts et de technologies adaptés aux centrales électriques.
Pour rendre la technologie de fusion utilisable dans les centrales électriques, de tout nouveaux concepts sont nécessaires. Le développement de ceux-ci a été lancé par le gouvernement fédéral avec le programme « Fusion 2040 ». La participation de l'industrie lors des premières appels d'offres a été énorme. Le développement de technologies de centrales électriques optiques, photoniques et en science des matériaux a commencé. D'ici 2030, plus d'un milliard d'euros seront disponibles pour la recherche ouverte à la technologie : en plus de la fusion par inertie basée sur laser, la fusion magnétique est à l'ordre du jour. Les consortiums réunissent des fabricants de lasers, d'optique, de procédés de revêtement, de plus en plus de techniques de fabrication assistées par IA ainsi que des experts en essais et en développement de logiciels avec des établissements de recherche pour exploiter le potentiel énorme du marché futur photonique. La collaboration entre l'industrie et la science relie les connaissances, les processus - et les chaînes d'approvisionnement. Cela crée les bases d'une utilisation commerciale de la fusion. En tant que source d'énergie intrinsèquement sûre, elle devrait devenir, aux côtés de l'énergie éolienne et solaire, un élément fiable d'un système énergétique découplé du cycle du carbone.
Panel d'application « Fusion Laser : Dynamiser l'industrie de la photonique »
Date : Mardi, 24 juin 2025
Heure : 10h30 - 12h00
Lieu : Halle A2.561
Président : Dr. Jochen Stollenwerk, Fraunhofer ILT
Panel, entre autres avec :
Prof. Constantin Häfner, Directeur de la recherche et du transfert, Fraunhofer-Gesellschaft
Prof. Thomas Thiemann, Vice-président senior (SVP), Siemens Energy
Dr. Ulrich Steegmüller, Directeur technique (CTO) & Vice-président senior (SVP), ams OSRAM
Dr. Frank Nürnberg, Responsable mondial des ventes Optique, HERAEUS Covantics
Alexander Ancsin, Directeur général (CEO), Layertec GmbH
Contact
