Helion obtient 225 millions de dollars pour fabriquer des semi-conducteurs sur mesure pour sa centrale à fusion de 2028

Le développeur privé de fusion nucléaire Helion Energy a obtenu 225 millions de dollars supplémentaires de capital pour accélérer la construction de sa première centrale commerciale et concevoir du matériel semi-conducteur sur mesure visant à augmenter considérablement la production de l'installation, selon des informations rapportées par TechCrunch. L'entreprise basée à Everett, dans l'État de Washington, opère selon un calendrier serré pour fournir de l'électricité de base au géant du logiciel Microsoft Corporation à partir de 2028, un engagement commercial historique qui place la société au premier rang de la course, très capitalistique, à la commercialisation de l'énergie de fusion.

## Faits clés

- Helion a levé 225 millions de dollars de nouveaux financements pour faire progresser son calendrier de déploiement commercial. - Ce capital financera le développement de semi-conducteurs de puissance exclusifs destinés à potentiellement doubler la production électrique nette de ses générateurs à fusion. - Helion est contractuellement tenue de fournir à Microsoft au moins 50 mégawatts d'énergie de fusion d'ici 2028, après une période de montée en puissance d'un an. - Contrairement aux conceptions de fusion thermique conventionnelles, Helion utilise un concept magnéto-inertiel pulsé qui extrait l'électricité directement par induction magnétique plutôt que par des turbines à vapeur. - Ce financement s'ajoute à plus de 570 millions de dollars de fonds propres précédemment levés par l'entreprise depuis sa création en 2013.

## Que s'est-il passé

Helion Energy a bouclé un tour de table de 225 millions de dollars dédié à la poursuite de deux objectifs techniques étroitement liés : achever son prototype de septième génération et ses infrastructures à l'échelle industrielle, et développer des composants semi-conducteurs de forte puissance exclusifs. Selon des informations rapportées par TechCrunch, l'initiative sur les semi-conducteurs se concentre sur des composants de commutation à semi-conducteurs spécialisés conçus pour gérer les courants électriques extrêmes et les fréquences d'impulsion rapides requises par l'architecture de réacteur pulsé d'Helion. En cas de succès, ces modifications matérielles pourraient doubler la puissance de sortie effective des futures installations commerciales de l'entreprise, sans nécessiter d'augmentation proportionnelle de la taille de la cuve du réacteur.

La conception d'Helion repose sur la fusion magnéto-inertielle, une technique hybride qui s'écarte fondamentalement des imposants tokamaks à confinement magnétique en régime permanent développés par des consortiums de recherche internationaux tels qu'ITER en France. À la place, Helion forme deux plasmoïdes à configuration à champ inversé aux extrémités opposées d'une chambre à vide linéaire allongée, les accélère l'un vers l'autre à des vitesses supersoniques à l'aide de bobines magnétiques, et les comprime au centre à l'aide de puissants champs magnétiques afin de déclencher les conditions de fusion à des températures dépassant 100 millions de degrés Celsius.

La réaction produisant des particules chargées qui se dilatent contre le champ magnétique environnant, le processus induit directement un courant électrique dans les bobines magnétiques externes. Ce mécanisme contourne les turbines à cycle de vapeur et les circuits de refroidissement thermique habituels de la fission nucléaire traditionnelle et de la production au charbon. Cependant, ce mécanisme d'induction directe impose des exigences extraordinaires à l'électronique de puissance qui capture, régule et réinjecte l'énergie dans le système. La nouvelle initiative dans les semi-conducteurs répond à ce goulot d'étranglement électrique en concevant des commutateurs à semi-conducteurs capables de gérer des impulsions de plusieurs mégawatts avec une perte thermique minimale et des temps de réponse microscopiques.

## Pourquoi c'est important

Le développement de semi-conducteurs sur mesure représente un tournant majeur, passant de l'assemblage de systèmes généraux à la fabrication physique à l'échelle des composants. L'électronique de puissance a longtemps constitué l'un des points de friction les plus persistants de l'ingénierie de puissance pulsée à haute répétition. Les semi-conducteurs commerciaux prêts à l'emploi, principalement conçus pour les contrôleurs de moteurs de véhicules électriques, les commandes de locomotives et les sous-stations de réseaux régionaux, ne sont pas homologués pour résister aux transitoires de tension extrêmes, aux fortes vitesses de montée de courant di/dt et aux contraintes thermiques cycliques inhérentes aux réacteurs de fusion pulsée.

Si Helion parvient à concevoir des commutateurs doublant le rendement de la centrale, le coût en capital par kilowatt de capacité installée chuterait de manière spectaculaire. Les installations nucléaires — qu'il s'agisse de fission ou de fusion théorique — souffrent de dépenses d'investissement initiales élevées par rapport aux dépenses d'exploitation. Un système qui produit deux fois plus d'électricité commercialisable par chambre de réaction modifie fondamentalement le coût actualisé de l'électricité (LCOE), rendant la fusion bien plus compétitive face au solaire à l'échelle des réseaux associé au stockage sur batteries longue durée et aux turbines à gaz à cycle combiné modernes.

De plus, cette injection de capitaux a un impact direct sur le paysage technologique et commercial global. Les fournisseurs de cloud à très grande échelle, emmenés par Microsoft, Amazon et Google, font face à une pénurie aiguë d'approvisionnement électrique stimulée par l'appétit énergétique exponentiel des centres de données pour l'intelligence artificielle générative. En mai 2023, Microsoft a signé un contrat d'achat d'électricité contraignant avec Helion pour acheter l'énergie d'une centrale de 50 mégawatts prévue pour 2028, la société de services publics Constellation Energy agissant en tant que courtier en énergie. Des pénalités commerciales et la crédibilité de l'entreprise dépendent du respect de cette échéance. Le déploiement de semi-conducteurs sur mesure montre qu'Helion optimise de manière agressive la partie électrique aval de ses centrales pour atteindre les quotas de transport contractuels.

## Le contexte

Helion a été cofondée en 2013 par les spécialistes de la fusion David Kirtley, John Slough, Chris Pihl et George Votroubek, issue de recherches menées à l'University of Washington et de travaux de développement initiaux soutenus par l'Advanced Research Projects Agency-Energy (ARPA-E) du département de l'Énergie des États-Unis. Pendant environ une décennie, l'entreprise a opéré dans une relative discrétion par rapport à des initiatives de confinement magnétique plus médiatisées, construisant méthodiquement une série de prototypes expérimentaux appelés dispositifs Inductive Pulsed Compression.

La société s'est fait connaître du grand public à la suite d'un tour de financement de série E de 500 millions de dollars fin 2021, mené par Sam Altman, directeur général d'OpenAI, qui y a investi 375 millions de dollars de sa fortune personnelle et pris la présidence du conseil d'administration d'Helion. Ce tour de table comportait des engagements conditionnels pour un montant supplémentaire de 1,7 milliard de dollars liés à l'atteinte d'étapes techniques clés, notamment la production nette d'électricité et des seuils de fusion à haute température.

La trajectoire technique d'Helion se distingue par deux aspects cruciaux : le choix du combustible et la conversion d'énergie. La plupart des projets de fusion classiques privilégient le cycle de combustible deutérium-tritium (D-T), dont la fusion s'effectue à des températures relativement plus basses (environ 100 à 150 millions de degrés Celsius), mais qui libère 80 pour cent de son énergie sous forme de neutrons énergétiques de 14,1 MeV. Ces neutrons dégradent fortement les parois de confinement du réacteur et induisent une radioactivité secondaire dans l'acier de structure environnant, tout en nécessitant des couvertures thermiques à eau pour absorber la chaleur et actionner des turbines à vapeur conventionnelles.

Helion mise plutôt sur un cycle de combustible deutérium-hélium 3 (D-He3). Cette réaction est majoritairement aneutronique, libérant de l'énergie principalement sous forme de particules alpha chargées et de protons. Les produits de réaction chargés exercent une poussée vers l'extérieur contre le champ de confinement magnétique, permettant une récupération directe de l'énergie électrique via la loi d'induction de Faraday. Cependant, la réaction D-He3 exige des températures d'allumage approchant les 200 millions de degrés Celsius, et l'hélium 3 est exceptionnellement rare sur Terre. Helion produit de l'hélium 3 en interne en capturant et en laissant se désintégrer le tritium produit par les réactions secondaires dans des impulsions de deutérium pur. Ce compromis d'ingénierie déplace le défi technologique principal de la thermodynamique de la vapeur vers la commutation de puissance à l'état solide, les bancs de condensateurs haute tension et la manipulation en temps réel des champs magnétiques.

## Réactions

Ni Microsoft ni Helion n'ont publié dans l'immédiat de communiqué conjoint détaillant les jalons contractuels spécifiques associés à cette nouvelle tranche de capital au-delà des éléments techniques confirmés par TechCrunch. Les analystes du secteur et les spécialistes de la physique de la fusion observent ces développements avec un mélange d'intérêt et de scepticisme technique.

Des analystes indépendants de l'énergie ont fréquemment souligné que, bien que la conversion inductive directe d'énergie d'Helion soit théoriquement élégante, la durabilité de l'électronique de puissance sous des champs magnétiques pulsés continus à haute répétition reste non démontrée à l'échelle commerciale de réseau. Les producteurs d'électricité indépendants et les gestionnaires de réseaux de transport devraient examiner de près les dossiers de raccordement d'Helion à mesure que l'échéance de 2028 approche. Sur les marchés de production d'électricité, les services publics doivent mener des études de raccordement rigoureuses avec les organisations régionales de transport (RTO) des années avant d'injecter de l'électricité sur les réseaux de gros, un processus qui requiert généralement du matériel entièrement spécifié et une modélisation de la stabilité transitoire.

Au sein du secteur des semi-conducteurs, les spécialistes des matériaux anticipent que les travaux de conception internes d'Helion s'appuient probablement sur des matériaux à large bande interdite (WBG) ou à ultra-large bande interdite, tels que le carbure de silicium (SiC) ou le nitrure de gallium (GaN), qui offrent des champs électriques de claquage et une conductivité thermique supérieurs à ceux du silicium standard. La question de savoir si Helion a l'intention de construire une usine de fabrication en interne ou de s'associer avec des fonderies de semi-conducteurs commerciales spécialisées (« pure play ») pour produire les puces reste ouverte parmi les fournisseurs industriels.

## Ce que l'on ignore encore

Des détails techniques et d'entreprise cruciaux restent inconnus. L'article de TechCrunch a confirmé le montant de 225 millions de dollars et l'accent mis sur les semi-conducteurs, mais l'identité des investisseurs principaux dans ce véhicule de financement spécifique n'a pas été rendue publique, et il n'est pas clair non plus si cette somme correspond à un tirage sur les engagements de 1,7 milliard de dollars liés aux étapes fixées lors du tour de série E de 2021 ou à de nouveaux fonds propres.

Sur le plan technique, Helion n'a pas publié de données évaluées par des pairs démontrant un gain électrique net continu (énergie nette produite supérieure à l'ensemble de l'énergie injectée dans le système) pour son prototype de sixième génération, Trenta, ou sa machine de septième génération, Polaris. Bien que la société ait déclaré en 2021 que Trenta avait atteint des températures de plasma global de 100 millions de degrés Celsius, la viabilité commerciale exige un fonctionnement continu à taux de répétition élevé pendant des mois sans dégradation des composants.

En outre, les spécifications techniques précises des semi-conducteurs exclusifs — leur composition matérielle, leurs fréquences de commutation, leurs seuils de tenue en courant et leurs chaînes d'approvisionnement pour la fabrication — n'ont pas été détaillées. L'emplacement physique de la centrale liée à Microsoft pour 2028 reste également flou, tout comme les autorisations municipales déjà obtenues ou la manière dont l'installation gérera le raccordement au réseau et les évaluations environnementales.

## À surveiller

Les progrès accomplis au cours des 18 à 24 prochains mois fourniront des signaux déterminants quant à la capacité d'Helion à respecter son objectif commercial de 2028. Les observateurs devront surveiller les étapes opérationnelles du prototype Polaris, conçu pour démontrer la récupération nette d'électricité. Les performances des commutateurs internes de puissance pulsée à semi-conducteurs de Polaris permettront de valider si la nouvelle architecture de semi-conducteurs fonctionne comme annoncé.

Deuxièmement, les dépôts réglementaires dans l'État de Washington ou sur les marchés de l'énergie voisins révéleront l'emplacement physique prévu pour la centrale. Helion évitant les stocks importants de tritium et les profils d'activation neutronique des réacteurs deutérium-tritium, elle relève d'un cadre réglementaire alternatif ; la Nuclear Regulatory Commission (NRC) a voté à l'unanimité en avril 2023 pour réglementer les systèmes de fusion sous son régime d'autorisation de matières 10 CFR Part 30, plutôt que sous les lourdes règles Part 50/52 appliquées aux réacteurs de fission commerciaux. Les observateurs devront suivre les demandes d'autorisation au niveau des États dans ce cadre pour déterminer si la construction physique a débuté.

Enfin, les étapes d'approvisionnement indiqueront le niveau de maturité industrielle. Si Helion signe des accords de fonderie ou de conditionnement avancé avec des fabricants de semi-conducteurs établis, ou commence à réceptionner du matériel spécialisé de conditionnement de puissance à grande échelle, cela indiquera que l'initiative de puces nouvellement financée passe de la modélisation informatique au déploiement physique.

Ce rapport intègre des informations originales publiées par TechCrunch et l'auteur Tim De Chant.