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ITER, MIT, Lockheed Martin… Quand la fusion fait naître des vocations

par Cécile Chevré

Hier, nous étions donc en plein suspense : pourquoi la fusion, une source d’énergie à la fois presque illimitée et plutôt propre, ne sert pas à alimenter en électricité l’ordinateur sur lequel j’écris ces lignes ou encore l’écran sur lequel vous me lisez ?
La réponse est technique. Pour obtenir la fusion, il faut parvenir à chauffer la matière à une température infernale de plus de 100 millions de degrés afin d’obtenir un plasma. Celui-ci doit en outre être soumis à une forte pression pour que les noyaux d’isotopes d’hydrogène se décident à fusionner et ainsi produire la si précieuse énergie.
Dans la longue route vers une fusion capable de produire de l’électricité, les équipes se heurtent depuis une dizaine d’années à un gros obstacle : un plasma, suffisamment stable, à une température suffisamment élevée et pendant suffisamment de temps pour que fusion il y ait.
Pour cela, il faut d’un côté parvenir à faire monter la température de la matière mais aussi parvenir à stabiliser et contenir le plasma.
Pour confiner ce quatrième état de la matière, deux principales voies sont en cours d’exploration.
La première est celle dite du confinement inertiel, grâce à des lasers. Une méthode qui est essentiellement utilisée dans les laboratoires, pour des visées expérimentales.

Stellarator vs. tokamak

La seconde, celle qui a concentré la plupart des recherches ces dernières années, est celle du confinement magnétique. C’est à ce type de confinement que se rattache le plus connus des actuels projets sur la fusion, à savoir le réacteur ITER. Un champ magnétique, produit (entre autres) par des bobines permet de contenir le plasma et lui évite de s’échapper ce qui arrêtait immédiatement le processus de fusion.
En matière de confinement magnétique, plusieurs solutions ont été envisagées depuis les années 50. Le lancement du projet ITER a mis en avant un type d’enceinte bien particulière, le tokamak.
Ce type d’enceinte a déjà fait ses preuves, parvenant, à plusieurs reprises, à créer une fusion pendant quelques secondes. Le dernier succès date de février dernier : le réacteur chinois EAST est parvenu à maintenir la matière en l’état de plasma, à une température de 50 millions de degrés et ce pendant 102 secondes. Ah oui, certes nous sommes loin d’une production d’énergie capable d’alimenter usines et habitations, mais c’est tout de même un exploit vu la complexité du phénomène.
Un autre type d’enceinte à confinement magnétique, le stellarator, est en concurrence directe avec le tokamak. Plus complexe à mettre en oeuvre, il offre, selon ses partisans, une plus grande stabilité du plasma – ce qui est, vous l’aurez compris, une condition sine qua non pour qu’une fusion soit possible.
Début février, c’est donc un stellarator allemand, le Wendelstein 7X (dit aussi W7X), qui est parvenu à créer du plasma à une température de 100 millions de degrés.
Les ambitions du W7X sont grandes : maintenir cet état de plasma pendant une demi-heure, ce qui serait une étape majeure dans le chemin vers l’utilisation de la fusion pour produire de l’électricité.

ITER et la concurrence

La complexité des phénomènes à maîtriser et l’ampleur des sommes en jeu expliquent la naissance du plus connu des projets de fusion, ITER (pour International Thermonuclear Experimental Reactor), qui est en cours de construction sur le site de Cadarache, en France.
ITER, c’est donc 35 pays partenaires, 15 milliards d’euros d’investissements (au bas mot), déjà 6 ans de construction, 5 ans de retard sur le planning initial, des controverses presque sans fin (sur la technologie choisie, le retard accumulé, l’explosion de la facture, etc.) et deux objectifs : un premier plasma en 2025 et un réacteur capable de produire de l’électricité… en 2050.

ITER
Tokamak ITER
Source : www.iter.org

Ce qui nous laisse le temps de voir venir, et à la concurrence d’affuter ses armes.
Nous avons vu que le choix technologique fait pour ITER, à savoir une enceinte tokamak, était en concurrence directe avec les enceintes stellarator. Mais si cette compétition se limitait à cela, ce ne serait pas si grave.
Le véritable problème est que le projet ITER, en remettant la fusion nucléaire sur le devant de la scène, a créé des vocations et fait naître d’ambitieux projets un peu partout, que cela soit dans les laboratoires de grands noms de l’industrie ou de ceux… de petites start-ups.

Relance de l’intérêt pour la fusion

Du côté des poids lourds de l’industrie, Lockheed Martin affiche de grandes ambitions. Le groupe de défense américain – premier vendeur d’armes au monde et que nous croisons régulièrement sur tous les secteurs « chauds », des drones à l’intelligence artificielle – a annoncé en 2014 s’être lancé dans la course à la fusion.
Et pas avec n’importe quel réacteur. Lockheed Martin a déclaré développer un réacteur compact, mobile (car de la taille d’un camion) et destiné à alimenter villes, fusées, et véhicules aussi bien terrestres que maritimes. Et tout ceci pour une commercialisation prévue dès 2020.
Sachant que le bâtiment qui abrite ITER va faire 60 m de haut, que le site qui lui est dédié est de 42 hectares, et qu’aucune utilisation commerciale n’est prévue avant 2050… certains doutent de la capacité de Lockheed Martin à tenir ses promesses. Et ce même si, comme nous allons le voir, ITER n’est pas une référence, ni un exemple à suivre, en matière de fusion.
Un projet similaire à celui d’ITER est dirigé par le MIT, le Massachusetts Institute of Technology, et financé par le département américain de l’Energie et la National Science Foundation.
Le MIT se propose de construire un réacteur plus moderne qu’ITER et ainsi deux fois plus petit, nommé ARC, et qui pourrait à terme fournir de l’électricité à plus de 100 000 foyers.

ARC
Projet ARC du MIT
Source : http://web.mit.edu/

Reste qu’ARC est pour le moment à l’état de projet et que la mise en route d’un prototype n’est pas prévue avant 2025.
Voilà du côté des poids lourds. Mais là où le sujet devient vraiment intéressant, c’est que des start-ups se sont lancées elles-aussi dans la course à la fusion. Ce que nous verrons dans une prochaine Quotidienne. J’espère que vous êtes aussi impatient que moi !

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