-

mardi 12 septembre 2023

C’EST QUOI « ITER » ?

ITER (en latin le « chemin ») est l’un des projets les plus ambitieux au monde dans le domaine de l’énergie.

La puissance du soleil et des étoiles reproduite sur terre !

ITER est un énorme projet expérimental international pour une grande ambition : reproduire sur Terre l'énergie illimitée qui alimente le soleil et les étoiles afin de bénéficier d’une source d'énergie propre, abondante et sûre pouvant fournir de l’électricité à profusion.

Avec ITER, l’objectif est de contrôler la fusion nucléaire comme celle du soleil et des étoiles. Leur rayonnement provenant de la fusion atomique dans les étoiles.



Au cours de la fusion nucléaire au sein des étoiles, il se dégage à peu près la même quantité d’énergie que celle produite par la combustion de huit tonnes de pétrole ou de onze tonnes de charbon.



Les résultats du programme scientifique d'ITER seront décisifs pour ouvrir la voie aux centrales de fusion électrogènes de demain.

QU’EST-CE-QUE LA FUSION NUCLÉAIRE ?

La fusion qui se produit au cœur du Soleil et des étoiles, est la source d’énergie de l’Univers.

La fusion nucléaire est le processus par lequel deux noyaux atomiques légers et instables s'unissent pour en former un seul plus lourd, en libérant une énorme quantité d'énergie. C’est la réaction qui se produit au cœur du soleil et des étoiles. Par exemple, au cœur du Soleil la température atteint 15 millions de degrés.

Qu’est-ce-que La fusion nucléaire sur terre ?

La fusion nucléaire est donc la réaction physique durant laquelle deux noyaux atomiques légers et instables fusionnent au sein d'un plasma.



Comme son nom l’indique, la fusion est l’assemblage ou combinaison de 2 noyaux d’atome d’hydrogène, qui est l’élément chimique le plus simple et le plus léger sur terre. 



La fusion de 2 atomes produisent une immense quantité d'énergie. Cette fusion peut s’opérer sous l’effet d’une chaleur 15 fois supérieure à celle du soleil, soit 150 millions de degrés.

Comment ca marche ?

L’atome est le fondement de la matière. C’est la plus petite partie (invisible) d’un élément solide, liquide ou gazeux. L’atome est constitué d’un noyau central et d’électrons qui gravitent autour. Toute la matière qui nous entoure est composée d'atomes. Les atomes forment des éléments comme l'oxygène, l'hydrogène, le carbone et l’azote.



Quand le gaz hydrogène est soumis à des températures extrêmes, les électrons sont séparés des noyaux et ce gaz se transforme en plasma, qui est le quatrième état de la matière (les autres états sont l’état solide, l’état liquide et l’état gazeux).

L’Univers visible est presque tout entier constitué de plasma, et c’est dans des plasmas très chauds que l’on crée les conditions propices à la fusion. Depuis plus d’un demi-siècle, les physiciens explorent ce « quatrième état de la matière » pour en comprendre les dynamiques et tenter d’en organiser le chaos.

Le plasma est donc l'état de la matière qui n'est ni solide, ni liquide, ni gazeux. Un plasma est un gaz dont les atomes, sous l'effet de la température, ont été dissociés. Alors que dans les trois autres états de la matière (solide, liquide et gazeux) le noyau et les électrons des atomes sont étroitement liés, ils cessent de l'être dans un plasma. Changeant de nature, le gaz «ionisé » (autre appellation du plasma) change radicalement de propriétés. 



Pour obtenir une fusion nucléaire, il faut que ce plasma soit chauffé à environ 150 millions de degrés Celsius (10 fois plus que la température du soleil). Avec la fusion, les atomes sont animés d'un mouvement incessant. Plus ils sont chauds, plus leur mouvement est rapide.

QUELLE MATIÈRE PREMIÈRE EST NÉCESSAIRE À LA FUSION NUCLÉAIRE ?

Il s’agira donc d’obtenir de l’hydrogène dans un élément que l’on trouve facilement et en immense quantité sur terre puisqu’il s’agit de l’eau de mer et des océans. L’eau (H2O) étant constitué d’atomes d’hydrogène et d’oxygène.

Quelle machine utiliser pour créer la fusion ?

Dans le cas d'ITER, la réaction de fusion se produira dans une chambre à vide de forme thoroïdale, c’est à dire ayant la forme d’un immense pneu ou d’une bouée géante, appelée Tokamak.

Cette machine, actuellement en construction module par module, utilise des champs magnétiques (grâce à des aimants) pour confiner, contrôler et maintenir la chaleur intense du plasma, à quelques centimètre du revêtement des parois du Tokamak.

Pourquoi utilise-t-on des aimants ?

Les particules fusionnées et transformées en plasma sont guidées et orientées dans le même sens. Ainsi, les champs magnétiques maintiennent la stabilité du flux de plasma pour éviter qu’il touche les parois du Tokamak qui risqueraient de fondre sous l’effet de la chaleur intense du plasma (150 millions de degrés.

COMMENT PRODUIRE DE L’ÉLECTRICITÉ AVEC LA FUSION ?

A partir de l’énergie produite par la fusion, de l’eau chauffée sera transformée en vapeur servant à alimenter des turbines utilisées pour produire de l’électricité. C’est le même procédé qui est utilisé dans toutes les centrales.



Après la phase expérimentale d'ITER, ce procédé sera mis en oeuvre dans le réacteur DEMO pour la production d'électricité à partir de la fusion, ainsi que dans les futures installations industrielles de fusion.

POURQUOI A T-ON DÉVELOPPÉ LA FISSION AVANT LA FUSION ?

Parce que la fission est beaucoup plus simple à mettre en œuvre.

La fusion, quand à elle, fait appel à des domaines scientifiques particulièrement complexes et nécessite des technologies de pointe comme la supraconductivité grâce aux aimants mais également la cryogénie qui permet le refroidissement. Par ailleurs, le processus de fusion nécessite des conditions de pression et de chaleur extrêmes, très difficiles à mettre en œuvre.



La fission ou la séparation d’un noyau atomique lourd en 2 parties plus légères, qui est actuellement à la base de l’énergie nucléaire, présente de nombreux inconvénients dont les déchets radioactifs. Des inconvénients que l'on n'a pas avec la fusion, qui reste cependant à maîtriser. C’est tout l’enjeu du programme ITER.

LA FUSION NUCLÉAIRE EST-ELLE SANS DANGER ?

Un accident nucléaire de type Fukushima ne peut pas se produire dans un réacteur de fusion. Contrairement à la fission, les réacteurs de fusion nucléaire ne produiront pas de déchets radioactifs. Et l’énergie produite n’entrainera pas de radioactivité ni de production de CO2.

Les conditions propices aux réactions de fusion sont difficiles à atteindre mais en cas de perturbation, le plasma se refroidit en l'espace de quelques secondes et les réactions cessent ; de la même façon qu'un brûleur à gaz s'éteint lorsqu'on ferme le robinet d'alimentation. 



Le processus de fusion ne présente donc aucun risque en soi et il n'existe aucun danger d'emballement de la réaction conduisant à une explosion.

QUI PARTICIPE AU PROJET ITER ?

En France, dans le département des Bouches-du-Rhône, 35 pays sont engagés dans le projet ITER dont la Chine, l’Union européenne (à travers Euratom), l’Inde, le Japon, la Corée, la Russie et les États-Unis. Avec cette collaboration à l'échelle mondiale, les pays participant à ce projet gigantesque fabriquent des pièces et mettent à disposition ingénieurs et physiciens. L’Europe contribue pour moitié au budget d’ITER.

Une fois le site d’ITER achevé, les premiers essais devraient commencer en 2035. Après l’expérimentation concluante avec ITER, viendra la phase de production d’énergie avec le réacteur de fusion nucléaire DEMO.

QUELLE ÉVOLUTION POUR LE PROJET ITER ?

ITER est une étape importante sur le chemin d'un réacteur à fusion. Son exploitation permettra d'établir de nouveaux records de puissance de fusion et de tester un grand nombre de technologies dans des conditions qui seront celles d'une centrale à fusion. Mais ITER ne produira pas d'électricité.