ITER – le plus grand projet de fusion nucléaire au monde – a franchi une étape importante dans sa construction en août dernier, alors que les derniers composants du réacteur sont arrivés sur le site de construction dans le sud-est de la France. Ce projet de 25 milliards de dollars, qui vise à produire de l’énergie de fusion nucléaire à l’échelle commerciale, est financé par sept des plus grandes puissances énergétiques du monde : l’Union Européenne, le Royaume-Uni, la Chine, l’Inde, la Russie, le Japon, la Corée du Sud et les États-Unis.

réacteur du projet ITER actuellement en assemblage
Le chantier Iter, dans les Bouches-du-Rhône.© Photo : Clément Mahoudeau / AFP

Les origines de cet ambitieux projet remontent aux négociations entre Reagan et Gorbatchev dans les années 1980, qui prévoyaient une participation égale de l’Union Soviétique, des États-Unis, du Japon et de l’Europe. Après des décennies de retard, le réacteur expérimental thermique international est né. ITER a véritablement démarré en 2010 et célèbre aujourd’hui le début de la « phase d’assemblage », au cours de laquelle les composants du réacteur peuvent désormais commencer à être mis en place.

Avec des millions de composants fabriqués dans le monde entier, un poids de 23 000 tonnes et une hauteur de plusieurs étages, ITER est peut-être le projet d’ingénierie le plus complexe de l’histoire de l’humanité. Le réacteur contiendra quelque 3 000 tonnes d’aimants supraconducteurs qui seront reliés par 160 miles de câbles supraconducteurs, le tout maintenu à -269C par la plus grande usine cryogénique du monde.

Le processus de fusion est le même que celui qui alimente notre soleil : on peut considérer une étoile comme un gigantesque réacteur à fusion. Les atomes d’hydrogène forcés à se réunir sous une chaleur et une pression immenses brisent leurs liens atomiques, fusionnant en un nouvel élément plus lourd, l’hélium. Une certaine masse est perdue dans le processus, et de grandes quantités d’énergie sont ainsi libérées. C’est ce que décrit la célèbre formule d’Einstein E=mc² : la petite quantité de masse perdue (m), multipliée par le carré de la vitesse de la lumière (c²), donne un très grand chiffre (E), qui est la quantité d’énergie créée par une réaction de fusion.

Le hic, c’est que ces réactions génèrent des globules de plasma très chauds et très instables (plus de 100 millions de Kelvin/500 millions de degrés Fahrenheit) dont le maintien nécessite une énorme quantité d’énergie. À ce jour, la plus longue opération de maintien du plasma enregistrée est d’un peu plus d’une minute. D’énormes aimants sont nécessaires pour maintenir le plasma dans une chambre à vide en forme de beignet, que l’on appelle « tokamak ». ITER est de loin le plus grand réacteur tokamak existant.

Comme les réactions nucléaires (de fission) classiques, le processus de fusion n’émet pas de dioxyde de carbone, mais contrairement à une centrale nucléaire, un réacteur à fusion ne peut pas fondre. Les centrales à fusion peuvent être alimentées par l’hydrogène que l’on trouve dans quelques onces d’eau de mer et ne dépendent pas de matériaux radioactifs. Par conséquent, le processus ne produit pratiquement pas de déchets, ce qui en fait une source d’énergie presque illimitée, sûre et fiable, si nous pouvons en faire fonctionner une.

cérémonie du début de l'assemblage du réacteur à fusion nucléaire ITER
Cérémonie du lancement de l’assemblage du tokamak, en présence des représentants des 35 pays participants au projet ITER, le 28 juillet dernier. © Clement mahoudeau

ITER est censé devenir le premier réacteur au monde capable de produire un plasma auto-combustible et devrait idéalement produire jusqu’à 10 fois la quantité de chaleur qu’il consomme. Les composants du réacteur comprennent un cryostat de 100 pieds de diamètre, un dispositif fabriqué par l’Inde qui est destiné à entourer le réacteur et à empêcher ses composants vitaux de surchauffer. Des aimants solénoïdes centraux de fabrication américaine, responsables de l’induction et de la stabilisation du plasma surchauffé, constituent l’épine dorsale du réacteur. À pleine puissance, ces « super-aimants » auront la capacité de soulever un porte-avions.

La coopération internationale à grande échelle sur un projet aussi complexe est un exemple qui montre que la recherche scientifique ne connaît pas de frontières géographiques. Ce modèle a été et devrait être adopté dans d’autres domaines scientifiques, comme l’exploration spatiale. Pourtant, le projet ITER semble être à la fois volumineux et coûteux, et a inspiré de nombreuses petites entreprises à développer leur version de la technologie de génération de fusion.

Parmi celles-ci, la société britannique Tokamak Energy, qui a déjà recueilli plus de 130 millions de dollars d’investissements. De même, la société californienne Tri Alpha Energy, soutenue par le co-fondateur de Microsoft, Paul Allen, et Google, a attiré quelque 500 millions de dollars d’investissements pour sa technologie unique d’accélérateur de particules. La société canadienne General Fusion utilise un vortex de plomb et de lithium en fusion pour sa conception de confinement du plasma, qui a attiré le soutien de l’Amazone Jeff Bezos, ainsi que de la société britannique First Light Fusion. L’entreprise américaine Lockheed Martin est en train de mettre au point un réacteur de fusion compact et secret, pas plus grand qu’un camion, qui sera prêt à être testé d’ici 2028.

Le début de la phase d’assemblage de ce colossal projet international, bien que remarquable, ne signifie pas pour autant que le projet soit encore proche de la ligne d’arrivée. ITER prévoit que toutes les parties du cœur du réacteur soient installées, entièrement intégrées et prêtes à produire son premier plasma d’ici novembre 2025 (date du 40e anniversaire du sommet historique de Genève entre les États-Unis et l’Union soviétique de Ronald Reagan et Mikhaïl Gorbatchev). En cas de succès, le réacteur consommera 50 mégawatts (MW) d’électricité pour déclencher le processus de fusion et produire un plasma stable. Ce plasma produirait alors une puissance de quelque 500 MW (par brèves salves), générant ainsi un rendement énergétique 10 fois supérieur.

Malgré de nombreux retards au fil des ans, ITER vise à atteindre une production complète de plasma d’ici 2030. Bien que cela puisse être conforme à un adage courant dans l’industrie de l’énergie : « L’énergie de fusion est toujours à 10 ans », les progrès dans l’exploitation de la fusion sont incontestables et, si la fusion commerciale est réalisée, les générations actuelles verront probablement une révolution totale de l’énergie au cours de leur vie.

Catégories : Énergie

Tristan

Pris de passion par de nombreuses thématiques et notamment, l'énergie, les aides et le bricolage, j'ai souhaité mettre en valeur sur ce blog des thématiques qui m'intéressent et sont particulièrement utiles. J'essaye de publier régulièrement pour fournir des informations et mon point de vue sur les choses.

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