L’un des plus
grands défis de l’humanité dans sa quête pour un avenir énergétique
durable réside dans la maîtrise de la fusion nucléaire. Ce
processus, qui alimente les étoiles comme notre Soleil, pourrait
offrir une source d’énergie propre, quasiment illimitée et sans les
dangers associés à l’énergie nucléaire traditionnelle. Mais comment
répliquer ce phénomène sur Terre ? La réponse se trouve dans un
projet titanesque, ITER (Réacteur Thermonucléaire Expérimental
International), et dans un élément clé de ce projet : un solénoïde
supraconducteur capable de soulever un porte-avions.
La fusion nucléaire : le Graal de l’énergie
propre
La fusion nucléaire est un
processus dans lequel deux noyaux atomiques légers, comme ceux de
l’hydrogène, se combinent pour former un noyau plus lourd, libérant
une énorme quantité d’énergie. C’est la réaction qui se produit
dans le cœur des étoiles. Mais sur Terre, reproduire ce processus
est un défi de taille : il faut recréer des températures et des
pressions extrêmes pour que ces noyaux fusionnent.
Cela nécessite des
conditions particulières, notamment un confinement du plasma (un
gaz ionisé à des températures de millions de degrés) à l’aide de
puissants champs magnétiques. C’est là qu’intervient ITER, le
projet phare qui pourrait bien marquer un tournant dans la
production d’énergie propre.
Notez qu’ITER est un projet
international impliquant 35 pays, dont l’Union Européenne, la
Russie, la Chine, les États-Unis, l’Inde et le Japon. Son objectif
n’est pas de produire de l’électricité immédiatement, mais plutôt
de démontrer que la fusion nucléaire est une source d’énergie
viable.
En théorie,
l’installation devrait produire 500 mégawatts d’énergie en
injectant seulement 50 mégawatts dans le réacteur. Si cette
démonstration est réussie, ITER pourrait alors devenir un prototype
de ce que sera la fusion nucléaire à grande échelle, capable de
produire de l’énergie de manière propre et presque illimitée. Cela
pourrait révolutionner le secteur énergétique mondial.
L’expérience mondiale de fusion
nucléaire
ITER est un réacteur
en forme de beignet, ou tokamak, destiné à maintenir et contrôler un plasma
brûlant à des températures plusieurs fois plus élevées que celles
du cœur du Soleil, soit plus de 150 millions de degrés Celsius.
Pour y parvenir, il faut utiliser des champs magnétiques créés par
des aimants supraconducteurs extrêmement puissants. Et l’un de ces
aimants, le solénoïde central, est une véritable prouesse
technologique.
Ce solénoïde, terminé
récemment, est le plus puissant jamais construit. Il est capable de
soulever un porte-avions, une
démonstration impressionnante de sa force magnétique. Ce composant
constitue le cœur électromagnétique du réacteur ITER et est conçu
pour générer un champ magnétique intense, permettant de maintenir
le plasma dans une configuration stable à l’intérieur du tokamak.
Ce champ sera essentiel pour créer les conditions nécessaires à la
fusion nucléaire.
Notez que le
solénoïde central fait partie d’un ensemble d’aimants
supraconducteurs qui incluent également six autres aimants à champ
poloïdal, formant un ensemble magnétique de 3 000 tonnes. Tous ces
composants sont refroidis à -269°C, une température proche du zéro
absolu, afin de permettre leur fonctionnement supraconducteur.
Lors de sa fabrication, les
ingénieurs ont dû surmonter de nombreux défis liés à la taille
colossale du composant, à son poids (plusieurs centaines de tonnes)
et aux contraintes thermiques auxquelles il sera soumis dans son
fonctionnement. Son assemblage final a été un moment clé du projet,
témoignant des progrès réalisés par l’équipe scientifique et
technique.
Installation du premier aimant supraconducteur, bobine de champ
poloïdal n° 6. Photo : ITER
Prochaines étapes : une phase d’essais
cruciaux
Bien que la
construction du solénoïde central ait été un événement marquant, la
route vers la mise en fonctionnement d’ITER est encore semée
d’embûches. À présent que cet aimant géant est en place, la
prochaine grande étape consistera à tester l’ensemble du système de
confinement magnétique, et à vérifier que le solénoïde, ainsi que
les autres aimants, fonctionnent comme prévu.
Les premières étapes
de l’exploitation du réacteur seront axées sur la mise en place de
conditions contrôlées dans le tokamak. Cela implique de tester le
champ magnétique généré par les aimants et de vérifier que le
plasma peut être maintenu stable dans la chambre à vide, à des
températures de plusieurs millions de degrés. Ce processus se fera
progressivement, par étapes, en augmentant lentement la puissance
et la durée de fonctionnement.
Une fois ces tests
réussis, ITER pourra entamer des essais plus ambitieux, visant à
injecter de plus en plus d’énergie dans le réacteur, jusqu’à ce que
la fusion nucléaire elle-même soit atteinte. L’objectif ultime est
de démontrer que le réacteur peut produire un retour d’énergie net
: c’est-à-dire que la quantité d’énergie générée par la fusion est
supérieure à l’énergie consommée pour maintenir la réaction.
