II. Utilisation de la fusion sur Terre

A/ Projet ITER 

C’est au milieu des années 80 que l’on commence à parler, en Union Soviétique d’un nouveau projet de réacteur de type Tokamak.

Ce projet permettant de reproduire la fusion constitue un support d’étude à la pointe de la technologie grâce à son plasma confiné dans un très petit espace soumis à un champ magnétique puissant. Le projet ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) réunira les plus grandes puissances de l’époque : l’Europe, les États-Unis, le Japon et l’Union Soviétique.

 En 1986, tous adhèrent au projet et ITER voit le jour sous l’autorité de l’AIEA (Agence Internationale de l’Énergie Atomique).   

Drapeau de l'AIEA

Le développement du projet se fait en quatre phases :

-la phase de conception en 1988 à 1990 consiste en la synthèse des résultats des différents programmes existants pour les intégrer à ITER, appelée CDA (C D A

-En 1992 , les quatre membres signent un accord sur la phase d’ingénierie (EDA) qui durera jusqu’en 1998 .

-Une deuxième phase d’ingénierie est lancée en 1998 sans les Etats-Unis , pour des raisons internes , cette phase aura pour but de concevoir une installation a coût et objectifs réduits . Cette phase se conclura en 2001 . 

-Une phase de coordination des activités techniques (CTA) est ensuite mise en place jusqu’en 2002, avec le but de maintenir l’intégrité du projet, de préparer les procédures nécessaires à la construction et à l’exploitation en commun d’ITER. Et de fournir un support technique aux représentants des partenaires chargés des négociation sur le site .

-En 2003, les Etats-Unis, la Corée du Sud et la Chine rejoignent les négociations qui aboutissent sur le choix d’un site (Cadarache) mais aussi sur la définition des conditions de financement de la construction et sur les contours juridiques de la future  entité légale qui est en charge de la réalisation et de l’exploitation d’ITER . En décembre Tore Supra (à Cadarache) produit une décharge de plasma de 6min30.

-Le projet ITER de réacteur à fusion thermonucléaire contrôlée a été approuvé le 28 Juin 2006 à Moscou, puis le 21 novembre à l'Elysée. Après de longues négociations, l’Union Européenne, la Chine, la Corée du Sud, les Etats-Unis, l’Inde, le Japon et la Russie, se sont finalement accordés sur la localisation de cette machine expérimentale à Cadarache en région Provence.

Premier design du site à Cadarache pour le projet ITER.

-En 2007 le chantier commence, un an après les premiers test des supraconducteurs niobium et titane sont faits. La plate-forme est prête en 2009 puis le démarrage du complexe d'excavation du Tokamak est lancé. La construction du complexe Tokamak se fait à partir de 2011 et le démarrage de l'assemblage du Tokamak est prévu pour 2015, ensuite le premier plasma sera fait en 2019 d'après les plans.

Le but du projet ITER est de montrer la faisabilité scientifique et technique de l’énergie produite par la fusion des atomes. Il vise donc à trouver les outils indispensables au contrôle de cette réaction au niveau du conditionnement comme sur le plan de la physique du nucléaire ou encore sur la technologie des supports matériaux .ITER, équipement lourd de recherche, n’est pas un réacteur au sens strict mais une machine a étudier la fusion et les conditions d’allumage (ignition), étape majeure sur la longue marche entreprise depuis une cinquantaine d’années vers la réalisation d’un « vrai » réacteur à fusion contrôlée aux alentours de 2040-2050. En effet, ITER devrait mener à la réalisation d’un pré démonstrateur, préalable indispensable au démonstrateur industriel qui devra valider les options scientifiques et technologiques choisies pour la production d’énergie ; à ce jour, le problème très complexe de l’extraction de l’énergie dans ces machines n’est pas résolu. 
 

Iter sera le plus grand tokamak du monde. Les chercheurs ont très vite pensé à maintenir le plasma dans une « boîte immatérielle ». Les particules ayant la propriété de s’enrouler autour des lignes de champ magnétique, ils ont compris qu’il fallait les agencer afin qu’elles les suivent lorsqu’elles étaient en mouvement. En refermant les lignes de champ magnétique sur elles-mêmes, ils sont parvenus à mettre au point le concept du tokamak, une installation en forme de tore. 

Les scientifiques russes sont parvenus en 1968 à porter un plasma d’hydrogène à une température de l’ordre de 10 millions de degrés, jamais atteinte jusqu’alors. Ce sont les inventeurs du tokamak, acronyme russe de Toroidalnaya Kamera Magnitnymi Katushkami. L’intérêt de ce concept pour produire des plasmas ne s’est pas démenti depuis, puisque les principales installations construites dans le monde furent des tokamaks : TFTR aux Etats-Unis, JT60 au Japon, JET en Angleterre et Tore Supra, en France, sur le centre du CEA à Cadarache et maintenant le projet international ITER.

 Au cœur de  toutes les machines toroïdales, le confinement du plasma est assuré principalement par des bobines s’enroulant autour du tore : les bobines de champ toroïdal.

Iter en possèdera dix-huit qui représentent les plus gros composants à transporter. L’idée de génie des Soviétiques a été de faire circuler un courant très intense dans le plasma, avec une double conséquence : il chauffe fortement celui-ci et il génère un autre champ magnétique qui contribue au confinement du plasma. Ce courant est créé grâce à la bobine, appelée solénoïde central, au centre de la machine. Enfin, les bobines poloïdales qui encerclent le tore servent à stabiliser le plasma ; cinq de ces six bobines dont la taille ne permet pas de les transporter seront fabriquées sur place pour Iter.

Appart le confinement, au sein d’un tokamak, il faut également parvenir à créer une étanchéité parfaite de l’enceinte où est produit le plasma (enceinte à vide). Celle d’Iter, sera composée de neuf secteurs qui constituent les pièces les plus lourdes à transporter. Et il faut aussi évacuer la chaleur. La puissance dégagée par le plasma et les réactions de fusion, est évacuée par un caloporteur qui refroidit les composants face au plasma (de l’eau pour Tore Supra et ITER), placés entre le plasma et l’enceinte à vide. Parmi ces composants, il faut mentionner le divertor qui assure une fonction d’évacuation des impuretés du plasma.

Pour avoir plus de details sur le fonctionnement d'un tokamak ainsi que sur le confinement magnétique du plasma cliquez ici