Il faudra attendre encore un peu pour le plus grand réacteur à fusion du monde

Plus tôt ce matin, l'organisation internationale du réacteur thermonucléaire expérimental (ITER) a annoncé ce que l'on savait depuis longtemps : le plus grand tokamak du monde sera encore retardé, prolongeant d'au moins une décennie les opérations de la machine à fusion nucléaire tant attendue.

ITER est un dispositif de fusion magnétique massif en forme de beignet appelé tokamak. Les tokamaks utilisent des champs magnétiques pour contrôler les plasmas surchauffés de manière à induire la fusion nucléaire, une réaction par laquelle deux ou plusieurs noyaux légers se rassemblent pour former un nouveau noyau, libérant ainsi une énorme quantité d'énergie. La fusion nucléaire est considérée comme une source d'énergie potentiellement viable sans carbone, mais de nombreux défis techniques et économiques doivent être relevés pour que cela devienne une réalité.

La précédente base de référence du projet (son calendrier et les critères qu'il contient) avait été établie en 2016. La pandémie mondiale qui a débuté en 2020 a interrompu une grande partie des opérations en cours d'ITER, retardant encore davantage les choses.

Selon le magazine Scientific American, le coût d'ITER est quatre fois supérieur aux estimations initiales, les chiffres les plus récents évaluant le projet à plus de 22 milliards de dollars. Lors d'une conférence de presse plus tôt dans la journée, Pietro Barabaschi, le directeur général d'ITER, a expliqué la cause des retards et la base de référence actualisée du projet pour l'expérience.

« Depuis octobre 2020, il a été clairement indiqué, publiquement et à nos parties prenantes, que le premier plasma en 2025 n'était plus réalisable », a déclaré Barabaschi. « La nouvelle base de référence a été repensée pour donner la priorité au démarrage des opérations de recherche. »

Selon Barabaschi, cette nouvelle base de référence permettra d’atténuer les risques opérationnels et de préparer l’appareil à des opérations utilisant le deutérium-tritium, un type de réaction de fusion. Au lieu d’un premier plasma en 2025, qui serait un « bref test de machine à faible énergie », a-t-il déclaré, davantage de temps sera consacré à la mise en service de l’expérience et celle-ci sera dotée d’une plus grande capacité de chauffage externe. La pleine énergie magnétique est repoussée de trois ans, de 2033 à 2036. Les opérations de fusion deutérium-deutérium resteront comme prévu jusqu’en 2035 environ, tandis que le début des opérations deutérium-tritium sera retardé de quatre ans, de 2035 à 2039.

Le projet ITER est financé par ses États membres : l’Union européenne, la Chine, l’Inde, le Japon, la Corée du Sud, la Russie et les États-Unis. Les progrès sur le projet ITER sont lents, mais à des coûts plus élevés que prévu initialement.

Plus tôt cette semaine, l'organisation ITER a annoncé que les bobines de champ toroïdal du tokamak, de très gros aimants qui contribuent à créer les conditions nécessaires à la machine pour contenir le plasma, avaient finalement été expédiées, un moment de préparation qui a duré 20 ans. Les bobines de 17 mètres de haut seront refroidies à -269 degrés Celsius et seront enroulées autour de la cuve qui contient le plasma, ce qui permettra aux scientifiques d'ITER de contrôler les réactions à l'intérieur.

L'ampleur de son infrastructure est aussi massive que son investissement ; le plus grand aimant de masse froide existant actuellement est un composant de 408 tonnes (370 tonnes) de l'expérience Atlas du CERN, mais l'aimant nouvellement achevé d'ITER – la taille combinée des bobines de champ toroïdal – a une masse froide de 6 614 tonnes (6 000 tonnes).

Les objectifs affichés d'ITER sont de démontrer le type de systèmes qui doivent être intégrés pour une fusion à l'échelle industrielle, d'atteindre un objectif scientifique appelé Q≥10, soit 500 mégawatts de puissance de fusion en sortie de la machine pour 50 mégawatts de puissance de chauffage dans le plasma, et d'atteindre Q≥5 en régime permanent de fonctionnement de l'appareil. Ces objectifs ne sont pas faciles à atteindre, mais les expériences de fusion nucléaire en laboratoire, dans des tokamaks et à l'aide de lasers, aident les scientifiques à progresser vers des réactions de fusion qui produisent plus d'énergie qu'il n'en faut pour alimenter les réactions elles-mêmes.

Passons maintenant aux mises en garde obligatoires sur la différence entre les progrès vers la viabilité scientifique de la fusion et son utilité réelle pour répondre à la demande énergétique mondiale, comme nous l'avons rapporté lundi :

Un truisme ironique, si répugnant qu’il en est devenu un cliché, veut que la fusion nucléaire soit une source d’énergie qui ne sera disponible que dans 50 ans. Elle est toujours au-delà des technologies actuelles et, comme un ex irrécupérable, on nous dit toujours que « cette fois, ce sera différent ». ITER a pour but de prouver la faisabilité technologique de l’énergie de fusion, mais surtout pas sa viabilité économique. C’est un autre problème délicat : faire de l’énergie de fusion une source d’énergie non seulement exploitable, mais aussi viable pour le réseau électrique.

Dans son discours, Barabaschi a également noté que le matériau faisant face au plasma dans le tokamak d'ITER sera désormais en tungstène, plutôt qu'en béryllium, « car il est clair que le tungstène est plus pertinent pour les futures machines 'DEMO' et les éventuels dispositifs de fusion commerciaux ». En effet, en mai dernier, le tokamak WEST a maintenu un plasma trois fois plus chaud que le noyau solaire pendant six minutes en utilisant un boîtier en tungstène, et le tokamak KSTAR en Corée a remplacé son déflecteur de carbone par un autre en tungstène.

Comme Gizmodo l’a déjà signalé, la fusion nucléaire est un domaine de recherche et développement intéressant, mais elle ne doit pas être considérée comme la source d’énergie qui permettrait aux humains de se détourner des énergies fossiles, responsables du réchauffement climatique. La science progresse, mais la fusion nucléaire a toujours été destinée à être un ultra-marathon, pas un sprint.

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