Le plus grand réacteur à fusion du monde offre l'espoir d'une énergie propre
Apr 03, 2023
Le plus grand réacteur à fusion du monde offre l'espoir d'une énergie propre
Un nouveau réacteur tokamak puissant construit en acier vise à atteindre enfin le Saint Graal de la production d'électricité par fusion.
Au cœur de la région française de Provence, choisie pour ses conditions géologiques, hydrologiques et sismiques favorables, ainsi que son accès à l'eau et à l'électricité, se trouve une vaste installation de 180- hectares qui abrite le réacteur thermonucléaire expérimental international (ITER).
Les centrales électriques traditionnelles convertissent la chaleur provenant de la combustion de combustibles fossiles ou de la fission nucléaire en vapeur qui est ensuite utilisée pour faire tourner des turbines qui convertissent l'énergie mécanique en électricité. Ces deux méthodes, bien que des sources d'énergie fiables, ont des impacts environnementaux par le biais d'émissions ou de déchets radioactifs.
Mais que se passerait-il s'il existait un moyen de produire cette chaleur sans les sous-produits nocifs ? C'est le rêve de l'énergie de fusion, une expérience en cours pour produire de grandes quantités d'énergie par fusion atomique.
Identique aux processus qui alimentent notre soleil, la fusion se produit lorsque deux atomes d'hydrogène se heurtent et fusionnent en un seul atome d'hélium. Cela génère d'énormes quantités d'énergie sans produire de produits de fission radioactifs.
La création de ce processus présente un sérieux défi technique, car les réactions doivent être contrôlées avec précision dans un espace où des quantités massives d'énergie sont générées.
La puissance d'une star dans une cage en acier
À l'installation ITER, la construction est en cours sur le plus grand réacteur tokamak du monde. Au cœur de cette machine expérimentale, basée sur un modèle soviétique développé dans les années 60, se trouve une chambre à vide en forme de tore.
Pesant 5 200 tonnes et avec un volume de 1 400 m³, la chambre à vide est de loin la plus grande de son genre, ce qui permet aux physiciens qui l'exploitent de contrôler plus facilement les réactions nécessaires pour générer une puissance de fusion viable.
Les expériences d'ITER se dérouleront à l'intérieur de cette enceinte sous vide en acier, qui contient les réactions de fusion et est hermétiquement scellée, agissant comme la principale barrière de confinement de sécurité. Ici, le carburant hydrogène est soumis à une chaleur et une pression immenses, le transformant en un gaz chaud et chargé électriquement appelé plasma.
Cet environnement sous vide fournit une protection contre les rayonnements et soutient la stabilité du plasma, tandis que les systèmes d'eau de refroidissement qui circulent entre ses doubles parois en acier éliminent en toute sécurité la chaleur générée pendant que le réacteur est actif. Ceci est d'une importance vitale car des températures comprises entre 150 et 300 millions de degrés sont nécessaires pour la fusion.
La puissance des champs magnétiques
La forme en beignet de l'intérieur permet aux particules de plasma à l'intérieur de tourner en continu sans toucher les parois. Ce plasma super chaud est contenu et contrôlé dans le réacteur tokamak par des champs magnétiques produits par 10,000 tonnes d'aimants supraconducteurs.
Capable de produire des champs plus puissants que les aimants conventionnels lorsqu'ils sont maintenus à des températures de -269 degrés, ITER utilise des "supraconducteurs à haute performance refroidis en interne" dans lesquels les brins supraconducteurs sont regroupés et contenus dans une enveloppe en acier de construction.
Ce moyen de générer des champs magnétiques est également moins cher et consomme moins d'énergie que les alternatives, ce qui en fait la seule option viable pour les systèmes d'aimants massifs nécessaires pour supporter l'énergie de fusion.
La cuve à vide et son système d'aimants supraconducteurs sont tous contenus dans le cryostat ITER, qui fournit un espace de vide à très basse température. Avec 16 000 m³, il s'agit de la plus grande chambre de pression à vide poussé en acier inoxydable jamais construite.
Les différences de température extrêmes contenues dans le réacteur font de l'acier inoxydable un choix idéal. Capable de maintenir des performances à hautes et basses températures, la ductilité et la ténacité élevées de l'acier en font un élément irremplaçable d'ITER.
Le tokamak devant être opérationnel d'ici 2025, les physiciens de la fusion espèrent que cela changera la donne pour la production d'énergie. Alors que la perspective d'une énergie propre quasi illimitée reste au-delà de l'horizon, il est clair que si nous voulons réaliser une fusion commerciale, ce sera la puissance durable de l'acier qui nous permettra de l'exploiter.
