Fusion nucléaire : la France s’apprête à accueillir l’aimant le plus puissant au monde

Visant à démontrer la possibilité de reproduire et d’exploiter les processus énergétiques intervenant au cœur du Soleil à l’échelle industrielle, le Réacteur thermonucléaire expérimental international (ITER) sera prochainement pourvu d’un aimant monstrueux.

Générer 500 mégawatts d’énergie utilisable avec un apport dix fois plus faible

L’aimant (ou solénoïde central) mesurera 18 mètres de haut pour 4,2 mètres de large et pèsera environ 1 000 tonnes une fois assemblé. Avec un champ magnétique de 13 teslas, ce dispositif se révèlera environ 280 000 fois plus puissant que le champ magnétique terrestre. Ainsi, la structure l’accueillant devra résister à des forces équivalentes à deux fois la poussée d’une navette spatiale au décollage.

Lire aussi Une expérience du chat quantique établit un nouveau record de 1 400 secondes

Les six modules qui le composeront renfermeront chacun 43 kilomètres de bobines de supraconducteurs en niobium-étain. Une fois ces bobines en place, elles seront scellées avec 3 800 litres de résine époxy et expédiées sur le site de construction de l’ITER, dans les Bouches-du-Rhône. Le premier module quittera ce mois-ci les entrepôts de General Atomics, en Californie, et le second suivra en août.

Une fois achevé, le dispositif (qui devrait produire son premier plasma en 2025) sera le plus grand réacteur à fusion jamais construit. À terme, celui-ci devrait être en mesure de produire une quantité d’énergie supérieure à celle nécessaire pour entretenir la réaction de fusion. L’objectif final étant d’obtenir 500 mégawatts d’énergie utilisable avec un apport de 50 mégawatts seulement.

The world's most powerful magnet, with a magnetic field strength about 280,000 times stronger than Earth’s own magnetic field, is being shipped to ITER fusion reactor https://t.co/o8OCrer5a5 pic.twitter.com/YMGfpQhsHP

— New Scientist (@newscientist) June 17, 2021

Un défi de taille

Les réacteurs à fusion reproduisent les réactions intervenant au cœur des étoiles, où l’énorme pression gravitationnelle permet aux paires d’atomes d’hydrogène de fusionner et de créer des atomes d’hélium, libérant ainsi de l’énergie. La pression gravitationnelle intervenant dans de tels dispositifs se révélant bien plus faible qu’à l’intérieur d’un astre, des températures bien plus élevées sont nécessaires pour obtenir la même réaction.

Lire aussi Des scientifiques révèlent ce qui se passe exactement lorsqu’un atome se sépare en deux

Supérieures à 150 millions de degrés Celsius, celles-ci feraient toutefois fondre n’importe lequel des matériaux terrestres connus. L’ITER utilisera donc de puissants aimants pour contenir la réaction dans un anneau, loin des surfaces métalliques. L’eau pompée à travers les parois du réacteur se transformera en vapeur et actionnera des turbines pour produire de l’électricité. En réaction, le solénoïde central générera un flux de plasma autour de l’anneau, que d’autres aimants confineront à l’intérieur de la cuve du réacteur.

Contrairement aux centrales nucléaires existantes, qui utilisent la fission, les réacteurs à fusion ne génèrent pas de déchets radioactifs à demi-vie longue, et leur combustible (du deutérium) s’avère abondant. Ceux-ci se révèlent également plus sûrs car toute perturbation de la réaction entraîne son arrêt et non sa fuite incontrôlée. Bien que cette source d’énergie soit idéale à bien des égards, l’exploiter efficacement constitue un défi de taille.