L'entreprise britannique Tokamak Energy achève les tests du système d'aimants supraconducteurs à haute température Demo4 pour la fusion

fr.wedoany.com Rapport : Le 9 septembre 2026, l'entreprise britannique Tokamak Energy a annoncé avoir achevé les tests de 14 mois de son système d'aimants de fusion Demo4, validant sa capacité à concevoir, construire, intégrer et exploiter un système complet d'aimants supraconducteurs à haute température (HTS).

L'expérience technique acquise lors des tests de Demo4 est actuellement utilisée dans le cadre du projet de collaboration entre Tokamak Energy et UK Fusion Energy (UKFE), soutenant le développement du système d'aimants supraconducteurs à haute température du programme de fusion Spherical Tokamak for Energy Production (STEP). Les résultats sont également destinés à des applications commerciales HTS au-delà de la fusion et ont été présentés cette semaine lors de la conférence Applied Superconductivity Conference (ASC 2026) à Pittsburgh, aux États-Unis.

Au cours des tests, l'équipe d'ingénieurs a porté le champ magnétique maximal de Demo4 à 13,7 teslas, faisant fonctionner les bobines de champ toroïdal à un courant de 5 600 ampères, et a soumis le système à des cycles de test dans une plage de températures de fonctionnement de 77 kelvins à 17 kelvins. Le système a également supporté une contrainte mécanique transversale de 150 mégapascals, soit environ 1 500 fois la pression atmosphérique.

Demo4 adopte une structure de tokamak sphérique pertinente pour les applications de fusion et a accumulé environ 10 000 heures de fonctionnement dans différents états d'alimentation, y compris des périodes prolongées à champ magnétique élevé. Les tests ont également inclus de multiples décharges forcées et décharges à courant élevé à des champs allant jusqu'à 12,5 teslas, afin de vérifier la stabilité du système dans des conditions de défaillance.

Warrick Matthews, directeur général de Tokamak Energy, a déclaré que Demo4 constitue une étape technique et commerciale importante, prouvant que l'entreprise possède la capacité de concevoir, construire et exploiter un système complet d'aimants supraconducteurs à haute température. Les tests de durabilité du système ont fourni des données clés démontrant la robustesse de sa conception HTS, ce qui revêt une importance considérable pour les applications industrielles des aimants et des systèmes électriques.

Liam Brennan, responsable de TE Magnetics, la division HTS de Tokamak Energy, a indiqué que la conception des aimants HTS est liée aux performances et à la rentabilité des centrales à fusion. Les expériences Demo4 ont prouvé que le système d'aimants intégré de l'entreprise peut fonctionner dans des configurations exigeantes, proches des besoins des applications de fusion, et que cette expérience a déjà été appliquée au programme STEP d'UK Fusion Energy.

Demo4 est un système complet d'aimants de fusion HTS qui valide simultanément l'intensité et l'angle du champ magnétique, la densité de courant, la température de fonctionnement et les charges mécaniques dans un ensemble intégré. Les tests couvrent non seulement les aimants eux-mêmes, mais également les éléments clés qui soutiennent le fonctionnement coordonné de plusieurs aimants, tels que le système cryogénique, le système d'excitation, l'instrumentation et le système de contrôle.

Le système est composé de 44 bobines HTS, adoptant une structure de tokamak sphérique. Il comprend 14 bras de champ toroïdal, chacun étant constitué de deux bobines HTS partiellement isolées ; ainsi que 2 bobines de champ poloïdal, chacune étant composée de 8 bobines HTS entièrement isolées. Le système est refroidi à l'hélium sous pression, avec une pression de fonctionnement maximale de 20 bars, et surveille des paramètres tels que la tension, le champ magnétique, la température et les contraintes via plus de 600 capteurs.

Tokamak Energy a indiqué que les données collectées lors de cette série d'expériences continueront d'être utilisées pour valider et améliorer ses modèles et ses logiciels de contrôle, améliorant ainsi la capacité de prédiction des performances des systèmes HTS et soutenant la conception ultérieure de systèmes d'aimants robustes et fiables.

Les résultats des tests montrent que les dispositifs HTS se sont comportés conformément aux attentes sous des champs magnétiques allant jusqu'à 13,7 teslas, les caractéristiques de courant critique étant vérifiées ; dans la plage de températures de 77 kelvins à 17 kelvins, les performances de cartographie de surface critique du système ont été davantage confirmées. La fiabilité de plus de 90 joints HTS a également été validée, avec des résistances de contact conformes aux attentes et un transport de courant stable maintenu tout au long des tests.

Les tests ont également confirmé que les matériaux HTS présentent une bonne stabilité thermique, et que la détection précoce de transition et le refroidissement actif peuvent constituer des moyens efficaces pour éviter la transition résistive (quench). Lors des tests de défaillance et des décharges forcées à 12,5 teslas et à courant élevé, aucun point chaud ni dégradation des performances n'a été observé. Sur le plan mécanique, le système a été validé sous une contrainte de compression transversale de 150 mégapascals, contribuant à une meilleure compréhension du comportement des bobines bobinées.

En outre, Tokamak Energy affirme que sa conception d'aimants HTS a été validée pour résister aux effets des cycles thermiques. Les aimants, les alimentations électriques, le système cryogénique, le système de contrôle et les dispositifs de protection contre le quench ont réalisé un fonctionnement coordonné de l'ensemble du système, et les interactions entre les amenées de courant HTS ainsi qu'entre les bobines de champ toroïdal et les bobines de champ poloïdal ont également été vérifiées par les tests.

Tokamak Energy est le partenaire du système d'aimants du programme de fusion STEP du gouvernement britannique. Grâce à ses capacités de fabrication et de conception d'aimants HTS, l'entreprise a obtenu un contrat attribué par UK Fusion Energy, d'un montant de 70 millions de livres sterling, pour une durée allant jusqu'en mars 2029. L'expérience acquise avec Demo4 sera utilisée pour les tests de la bobine modèle STEP ainsi que pour la recherche sur les systèmes d'aimants HTS à l'échelle d'une centrale.

Tokamak Energy est également membre de l'Infinity Fusion Alliance au Royaume-Uni, qui comprend également Type One Energy et AECOM, et soutient le développement de centrales à fusion commerciales britanniques avec le soutien de Barclays Bank.