« La fabrique des étoiles : mon après-midi à ITER »
Reportage signé Camille Guittonneau, élève-ingénieure à Centrale Supélec
J’étais lycéenne lorsque j’ai entendu parler d’ITER pour la première fois. Passionnée d’astronomie, ma professeure de physique-chimie avait expliqué qu’un projet de recherche était en cours, en France, pour fabriquer des étoiles et en tirer de l’énergie. Une vision poétique de la recherche scientifique. Près de dix ans plus tard, j’ai eu l’opportunité de visiter le site.
Par une belle journée d’automne, sous le soleil provençal, je me rends à Saint-Paul-lez-Durance, à deux pas du CEA de Cadarache, afin de visiter le site d’ITER. Je suis accueillie par Jean-Louis, ingénieur, qui donne des éléments de contexte.
ITER est un projet international financé par l’Union européenne, mais aussi les Etats-Unis, la Russie, l’Inde, la Chine, la Corée et le Japon, soit environ 50% de la population mondiale. En effet, dans un contexte d’augmentation de la consommation énergétique mondiale et de dérèglement climatique, il est essentiel de produire massivement de l’énergie sans générer d’émissions de CO2.
Le nucléaire est un excellent candidat à la production d’électricité décarbonée. Aujourd’hui, les producteurs d’électricité ont recours à la fission nucléaire.
Mais la fission exercée dans l’industrie nucléaire pose des questions de sûreté, de raréfaction des ressources et de gestion des déchets. Aussi, les ingénieurs et chercheurs du monde entier envisagent de recourir à la fusion pour la production d’électricité.
L’objectif du projet ITER est de démontrer la faisabilité scientifique et technique de la fusion nucléaire avant de l’exploiter dans l’industrie.
Principe de la fusion nucléaire
Il s’agit de fusionner deux isotopes de l’hydrogène, le tritium (3H) et le deutérium (²H), afin de former de l’hélium (4He), mais surtout des neutrons ayant une énergie d’environ 14 MeV. C’est la réaction qui se produit au cœur du soleil.
Pour que la réaction de fusion ait lieu, il faut induire un courant dans un plasma, qui donne l’énergie nécessaire aux atomes pour fusionner. La température atteint plus de 150 millions de degrés Celsius. Le plasma est formé dans une chambre à vide en forme de tore : le tokamak.
Il en existe une cinquantaine dans le monde, tous de petite taille. Le projet ITER permettra d’attendre une puissance de l’ordre de 500 MW pour 50 MW de puissance injectée.
On est donc en présence d’un facteur 10 en termes de gain de puissance, nous explique Jean-Louis. A titre de comparaison, pour un EPR de 1400 MW, le facteur n’est de l’ordre que de 2 ou 3.
La réaction de fusion nucléaire nécessite des composants peu ou pas radioactifs. Le deutérium n’est pas radioactif et le tritium n’est plus radioactif au bout d’une douzaine d’années. L’hélium obtenu à l’issue de la réaction ne présente aucun danger pourra être rejeté dans l’atmosphère.
Les parois du tokamak, heurtée par les neutrons, deviendront faiblement radioactives, mais pourront être recyclées au bout d’un siècle. L’absence de déchets est aussi un avantage concernant la non-prolifération. Concernant les ressources, le deutérium peut être extrait de l’eau des lacs et océans.
Quant au tritium, il peut être produit au sein-même du réacteur, à l’aide de lithium. Les réserves de lithium dans la croûte terrestre devraient garantir plusieurs milliers d’années d’approvisionnement.
Enfin, la réaction de fusion peut être interrompue très rapidement. En effet, la moindre perturbation met fin au plasma. Les progrès annoncés par ITER par rapport aux externalités de la fusion nucléaire seraient donc considérables.
Structure du tokamak
Nous explorons le chantier d’ITER et avons l’opportunité de visiter la halle d’assemblage de 4 des 6 bobines poloïdales que comportera le tokamak. Les composants du tokamak sont fabriqués dans le monde entier et devraient être assemblés à partir de 2020.
Quant au démarrage de la machine, il devrait avoir lieu en 2025, avec pour objectif l’apparition d’un plasma pendant environ 3000 secondes.
Le coût total estimé du projet est de 20 milliards de dollars, et des dizaines de milliers d’équivalents emplois auront été créés. ITER met en évidence de nombreux défis : la robotique en milieu nucléaire, la supraconductivité, la compatibilité électromagnétique ou encore la maîtrise du vide.
Des bobines poloïdales sont assemblées et testées sur le site. Je suis impressionnée par le travail de fourmi que représente leur assemblage.
Nous approchons la cryoplant d’ITER. Il s’agit, afin de refroidir les différentes installations, de construire la plus grande « usine à froid » du monde. Dans le bâtiment réacteur, un cryostat englobera le tokamak.
Les composants du cryostat sont fabriqués en Inde. Les différents composants fabriqués dans le monde entier seront acheminés par la mer jusqu’au port de Fos. Puis ils emprunteront un itinéraire de 100 km par convois spéciaux jusqu’au site.
Outre la recherche sur la fusion nucléaire et la production d’électricité, ITER possède des bassins que nous longeons. Il s’agit de décontaminer l’eau chargée en tritium avant que celle-ci ne soit relâchée dans le canal de Provence.
Par ailleurs, le site a mis en place une politique de protection des insectes et monte un projet de production de miel. Les questions environnementales, notamment de biodiversité, sont donc prises en compte sur le site.
ITER est ce que l’on appelle un réacteur de validation technologique. La réussite d’ITER à partir de 2025 permettra de lancer un engagement sur un démonstrateur industriel, dernière étape avant l’industrialisation pour produire de l’électricité. Les parties prenantes du projet espèrent voir apparaître des centrales de fusion nucléaire à partir de 2050. Si l’homme maîtrise la fusion nucléaire, il aura trouvé un moyen de produire de l’énergie pour des centaines de millions d’années.
