Nous pénétrons dans les coulisses du plus grand dispositif de fusion nucléaire au monde, qui tente d'exploiter l'énergie issue de la réaction qui alimente le Soleil et les étoiles.
PUBLICITÉAu cœur de la Provence, quelques-uns des plus brillants esprits scientifiques de la planète préparent le terrain pour ce qui est considéré comme l'expérience scientifique la plus vaste et la plus ambitieuse du monde.
"Nous construisons sans doute la machine la plus complexe jamais conçue", confie Laban Coblentz.
Il s'agit de démontrer la faisabilité de l'exploitation de la fusion nucléaire - la même réaction qui alimente notre soleil et nos étoiles - à l'échelle industrielle.
Pour ce faire, la plus grande chambre de confinement magnétique du monde, ou tokamak, est en cours de construction dans le sud de la France pour produire de l'énergie nette.
L'accord relatif au projet de réacteur thermonucléaire expérimental international (ITER) a été officiellement signé en 2006 par les États-Unis, l'Union européenne, la Russie, la Chine, l'Inde et la Corée du Sud au palais de l'Élysée à Paris.
Plus de 30 pays collaborent aujourd'hui à la construction du dispositif expérimental, quidevrait peser 23 000 tonnes et résister à des températures allant jusqu'à 150 millions de degrés Celsius lorsqu'il sera achevé.
"D'une certaine manière, il s'agit d'un laboratoire national, d'un grand institut de recherche. Mais c'est la convergence des laboratoires nationaux de 35 pays", déclare Laban Coblentz, responsable de la communication d'ITER, à Euronews Next.
Comment fonctionne la fusion nucléaire ?
La fusion nucléaire est le processus par lequel deux noyaux atomiques légers fusionnent pour former un seul noyau plus lourd, générant une libération massive d'énergie.
Dans le cas du Soleil, les atomes d'hydrogène de son noyau sont fusionnés sous l'effet de la pression gravitationnelle.
Pendant ce temps, sur Terre, deux méthodes principales sont explorées pour générer la fusion.
"La première, dont vous avez peut-être entendu parler au National Ignition Facility aux États-Unis", explique Laban Coblentz.
"Vous prenez un très, très petit échantillon - de la taille d'un grain de poivre - de deux formes d'hydrogène : le deutérium et le tritium. Et vous le bombardez de lasers. Vous faites donc la même chose [que le soleil]. Vous écrasez la pression tout en ajoutant de la chaleur et vous obtenez une explosion d'énergie, E = mc². Une petite quantité de matière est convertie en énergie".
Le projet ITER se concentre sur la deuxième voie possible : la fusion par confinement magnétique.
"Dans ce cas, nous disposons d'une très grande chambre, 800 m³, dans laquelle nous plaçons une très petite quantité de combustible - de 2 à 3 g de combustible, de deutérium et de tritium - que nous portons à 150 millions de degrés grâce à divers systèmes de chauffage", explique Laban Laban.
"C'est la température à laquelle la vitesse de ces particules est si élevée qu'au lieu de se repousser avec leur charge positive, elles se combinent et fusionnent. Et lorsqu'elles fusionnent, elles émettent une particule alpha et un neutron".
Dans le tokamak, les particules chargées sont confinées par un champ magnétique, à l'exception des neutrons très énergétiques qui s'échappent et frappent la paroi de la chambre, transfèrent leur chaleur et chauffent ainsi l'eau qui coule derrière la paroi.
Théoriquement, l'énergie serait produite par la vapeur qui en résulterait et qui entraînerait une turbine.
"Il s'agit en quelque sorte du successeur d'une longue série de dispositifs de recherche", explique Richard Pitts, chef de section de la division scientifique d'ITER.
PUBLICITÉ"Cela fait environ 70 ans que l'on étudie la physique des tokamaks, depuis que les premières expériences ont été conçues et construites en Russie dans les années 1940 et 1950", ajoute-til.
Selon Richard Pitts, les premiers tokamaks étaient de petits appareils de table.
"Puis, petit à petit, ils sont devenus de plus en plus grands, car nous savons - grâce à notre travail sur ces petits dispositifs et à nos études de mise à l'échelle progressive vers des modèles plus grands - que pour obtenir une puissance de fusion nette à partir de ces dispositifs, un tokamak de cette taille-là est nécessaire", déclare-t-il.
Avantages de la fusion
Les centrales nucléaires existent depuis les années 1950 et exploitent la réaction de fission, par laquelle l'atome est divisé dans un réacteur, ce qui libère une quantité massive d'énergie.
La fission présente le net avantage d'être une méthode déjà éprouvée et testée, avec plus de 400 réacteurs de fission nucléaire en service dans le monde aujourd'hui.
PUBLICITÉMais si les catastrophes nucléaires ont été rares dans l'histoire, la fusion catastrophique du réacteur 4 de Tchernobyl en avril 1986 nous rappelle qu'elles ne sont jamais totalement dénuées de risques.
En outre, les réacteurs à fission produisent de grandes quantités de déchets radioactifs, qui sont généralement enfouis dans des dépôts géologiques profonds.
En revanche, ITER fait remarquer qu'une centrale de fusion de taille similaire produirait de l'énergie à partir d'une quantité beaucoup plus faible d'intrants chimiques, à savoir quelques grammes d'hydrogène.
"Les effets sur la sécurité ne sont même pas comparables", fait remarquer Laban Coblentz.
"Vous n'avez que 2 à 3 g de matière. De plus, les matières présentes dans une centrale de fusion, le deutérium et le tritium, et les matières qui en sortent, l'hélium non radioactif et un neutron, sont toutes exploitées. Il n'y a donc pas de résidus, pour ainsi dire, et l'inventaire des matières radioactives est extrêmement minime", ajoute-t-il.
PUBLICITÉLes revers du projet ITER
Le défi de la fusion, souligne Laban Coblentz, est que ces réacteurs nucléaires restent extrêmement difficiles à construire.
"Vous essayez de porter de la matière à 150 millions de degrés. Vous essayez de le faire à l'échelle nécessaire, etc. C'est difficile à réaliser", déclare-t-il.
Il est certain que le projet ITER s'est heurté à la complexité de cette entreprise gargantuesque.
Le calendrier initial du projet ITER prévoyait l'obtention du premier plasma en 2025 et la mise en service complète du système en 2035.
Toutefois, les contretemps concernant les composants et les retards liés à l'épidémie de COVID-19 ont entraîné un décalage du calendrier de mise en service du système et une explosion du budget qui en découle.
PUBLICITÉL'estimation initiale du coût du projet était de 5 milliards d'euros, mais elle est passée à plus de 20 milliards d'euros.
"Nous avons rencontré des difficultés en raison de la complexité et de la multitude des matériaux et composants inédits nécessaires pour créer une machine unique en son genre", explique Laban Coblentz.
L'un des revers les plus importants a été le désalignement des surfaces de soudure des segments de la chambre à vide fabriqués en Corée du Sud.
"Ceux qui sont arrivés présentaient suffisamment de non-conformités sur les points de soudure pour que nous soyons obligés de les refaire", déclare Laban Coblentz.
"Ce n'est pas sorcier dans ce cas précis. Ce n'est même pas de la physique nucléaire. Mais il s'agit tout de même d'usiner et d'obtenir un degré de précision incroyable, ce qui a été difficile", ajoute-t-il.
PUBLICITÉLaban Coblentz explique que le projet est actuellement engagé dans un processus de reséquençage, dans l'espoir de se rapprocher le plus possible de l'objectif de 2035 pour le début des opérations de fusion.
"Plutôt que de nous concentrer sur les dates prévues d'obtention du premier plasma, d'un premier test de la machine en 2025, puis d'une série de quatre étapes pour atteindre l'énergie de fusion en 2035, nous allons simplement sauter le premier plasma. Nous veillerons à ce que les essais soient effectués d'une autre manière afin de respecter autant que possible cette date", déclare-t-il.
Collaboration internationale
En ce qui concerne les collaborations internationales, ITER est une sorte de licorne qui a su résister aux tensions géopolitiques entre de nombreux pays engagés dans le projet.
"Ces pays ne sont évidemment pas toujours idéologiquement alignés. Si vous regardez les drapeaux sur le site de travail par ordre alphabétique, la Chine flotte à côté de l'Europe, la Russie à côté des États-Unis", fait remarquer Laban Coblentz.
"Pour que ces pays s'engagent à travailler ensemble pendant 40 ans, il n'y avait aucune certitude. Il n'y aura jamais de certitude qu'il n'y aura pas de conflits".
PUBLICITÉSelon Laban Coblentz, la santé relative du projet s'explique par le fait que la mise en œuvre de la fusion nucléaire est un rêve commun et générationnel.
"C'est ce qui rassemble les forces en présence. Et c'est pourquoi elle a survécu aux sanctions actuelles que l'Europe et d'autres ont imposées à la Russie dans la situation actuelle avec l'Ukraine", ajoute-t-il.
Changement climatique et énergie propre
Compte tenu de l'ampleur du défi que représente le changement climatique, il n'est pas étonnant que les scientifiques s'efforcent de trouver une source d'énergie sans carbone pour alimenter notre monde.
Mais l'approvisionnement en énergie de fusion au niveau industriel est encore loin, et même ITER admet que son projet représente la réponse à long terme aux préoccupations énergétiques.
En réponse à l'idée que la fusion arrivera trop tard pour contribuer de manière significative à la lutte contre la crise climatique, Laban Coblentz affirme que l'énergie de fusion pourrait avoir un rôle à jouer dans un avenir plus lointain.
PUBLICITÉ"Si l'élévation du niveau de la mer est telle que nous avons besoin d'une énorme consommation d'énergie pour déplacer les villes ? Si nous commençons à affronter des défis énergétiques à cette échelle, la réponse à votre question devient vraiment évidente", déclare-t-il.
"Plus nous attendons que la fusion arrive, plus nous en avons besoin. La solution la plus intelligente est donc de la mettre en place le plus rapidement possible".
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