Le projet ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) est l’un des efforts internationaux les plus ambitieux dans la recherche d’une source d’énergie propre et pratiquement inépuisable : la fusion nucléaire.
Située à Cadarache, dans le sud de la France, cette expérience vise à démontrer la faisabilité technique et scientifique de la fusion comme alternative aux sources d'énergie actuelles.
Qu’est-ce que la fusion nucléaire ?
La fusion nucléaire est le processus qui alimente le Soleil et d’autres étoiles. Il s’agit de l’union de deux noyaux atomiques légers pour en former un plus lourd, libérant ainsi une énorme quantité d’énergie.
Contrairement à la fission nucléaire, qui génère des déchets radioactifs à vie longue, la fusion promet d’être une source d’énergie beaucoup plus propre. De plus, les éléments nécessaires à la fusion, comme le deutérium et le tritium, sont abondants ou peuvent être produits relativement facilement.
La fusion promet non seulement de faibles émissions de carbone, mais également une stabilité énergétique mondiale.
Le deutérium peut être extrait de l’eau de mer, tandis que le tritium peut être généré dans le même réacteur grâce à l’utilisation du lithium. Cet aspect fait de la fusion une option énergétique potentiellement durable pour les générations futures.
Les objectifs d'ITER
L'objectif principal d'ITER est de démontrer qu'il est possible de générer plus d'énergie que n'en consomme le processus de fusion. En termes techniques, cela s’appelle réaliser un « gain » d’énergie.
Le réacteur d'ITER est conçu pour produire 500 mégawatts de puissance de fusion avec une puissance absorbée de 50 mégawatts, atteignant ainsi une performance décuplée.
En outre, ITER a d’autres objectifs importants, tels que le développement de matériaux capables de résister aux conditions extrêmes à l’intérieur d’un réacteur à fusion et les tests de technologies pour une manipulation sûre du combustible. Ces connaissances seront essentielles à la conception des futurs réacteurs commerciaux.
Parmi les défis figure également l’amélioration des systèmes de chauffage et le contrôle précis du plasma dans des conditions extrêmes.
Comment fonctionne ITER
Le cœur d'ITER est un dispositif appelé tokamak, un réacteur en forme de beignet qui utilise de puissants champs magnétiques pour confiner le plasma, un état de la matière à des températures extrêmement élevées.
Pour que la fusion se produise, le plasma doit atteindre des températures d’environ 150 millions de degrés Celsius, dix fois plus chaudes que le noyau du Soleil. À ces températures, les noyaux de deutérium et de tritium ont suffisamment d’énergie pour surmonter leurs répulsions électriques et fusionner.
Le confinement magnétique est essentiel pour maintenir la stabilité du plasma suffisamment longtemps pour que la fusion se produise.
Dans ITER, cela est réalisé grâce à un système complexe d’aimants supraconducteurs qui génèrent des champs magnétiques intenses et précis. Ces aimants sont refroidis à des températures proches du zéro absolu (-269 °C) à l'aide d'hélium liquide, ce qui permet de gérer la grande quantité d'énergie générée.
Une fois le plasma confiné, des techniques avancées sont utilisées pour le chauffer aux températures requises. Parmi eux figurent le chauffage par ondes radiofréquences et l’utilisation de faisceaux de neutrons de haute énergie qui augmentent la température du plasma.
Un effort international
ITER est un projet véritablement mondial. 35 pays y participent, dont des membres de l'Union européenne, les États-Unis, la Russie, la Chine, l'Inde, le Japon et la Corée du Sud. Chacun contribue au financement, à la technologie et aux composants clés du réacteur.
Cette collaboration renforce non seulement les échanges scientifiques, mais symbolise également un effort commun pour relever les défis énergétiques du futur.
Le modèle de collaboration d'ITER encourage également le développement des capacités technologiques dans les pays participants.
De nombreux pays ont créé des industries spécialisées pour fabriquer les composants complexes nécessaires au tokamak, ce qui entraîne des progrès dans des secteurs tels que la supraconductivité, la robotique et l'ingénierie des matériaux.
Les enjeux du projet
Même si les promesses de la fusion nucléaire sont impressionnantes, ITER est confronté à d’importants défis techniques et financiers.
Construire un tokamak de cette ampleur est une tâche extrêmement complexe et les coûts du projet ont considérablement augmenté depuis son lancement. Initialement budgétisé à environ 5 milliards d'euros, le coût actuel est estimé à plus de 20 milliards d'euros.
Parmi les défis techniques, se distingue le développement de matériaux capables de résister aux rayonnements intenses et à la chaleur générées à l'intérieur du réacteur. De plus, l'intégration de composants provenant de différents pays nécessite une coordination minutieuse pour garantir que tout fonctionne harmonieusement.
D’un autre côté, il existe également une incertitude quant au comportement du plasma dans des conditions aussi extrêmes.
Bien que des simulations et des expériences antérieures aient été réalisées sur d’autres tokamaks plus petits, ITER représente un saut sans précédent en termes d’échelle et de complexité.
Quand verrons-nous les résultats ?
ITER devrait commencer ses premiers tests plasma dans les années 2030.
Cette étape sera essentielle pour évaluer si la conception du réacteur peut atteindre ses objectifs énergétiques. En cas de succès, ITER sera le précurseur des réacteurs à fusion commerciaux qui pourraient être opérationnels d’ici le milieu du 21e siècle.
Le calendrier du projet a été retardé en raison de sa complexité et de l’impact de facteurs mondiaux, tels que la pandémie de COVID-19. Toutefois, les progrès réalisés jusqu’à présent sont prometteurs et reflètent un effort conjoint de tous les participants.
La promesse de la fusion
Si ITER atteint ses objectifs, il pourrait ouvrir la voie à une nouvelle ère énergétique. La fusion a le potentiel de fournir une source d’énergie presque illimitée et à faible teneur en carbone sans les problèmes de déchets radioactifs à long terme associés à la fission nucléaire.
En outre, l’énergie de fusion pourrait contribuer de manière significative à réduire la dépendance aux combustibles fossiles et à atténuer le changement climatique.
La communauté scientifique estime que le succès d'ITER inspirera également de nouvelles avancées dans d'autres domaines. Les technologies développées pour le réacteur pourraient avoir des applications dans les domaines de la médecine, des transports et de l'exploration spatiale.