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La fusion nucléaire peut-elle produire de l'électricité?

Vue générale du Tokamak West dans les locaux du CEA à Cadarache.

Vue générale du Tokamak West dans les locaux du CEA à Cadarache. - Jean-Baptiste Huet - BFM Business

Alors que les travaux du projet Iter avancent, les ingénieurs se concentrent désormais sur le démonstrateur qui doit permettre de tester les briques technologiques amenées à constituer le futur Graal énergétique.

La fusion nucléaire peut-elle produire de l’électricité? Une question à laquelle le programme Iter doit répondre à l'horizon 2025. Une lente et onéreuse expédition entamée depuis maintenant plusieurs années. Pour entrer dans le centre de Cadarache (Bouches-du-Rhône), il faut sans surprise montrer patte blanche. Carte d'identité et liste du matériel sont exigées. Les photos en extérieur sont rigoureusement interdites. Depuis la fin des années 1950, ce site de plus de 1.500 hectares abrite des activités de recherche nucléaire civiles et militaires allant de l'entretien des chaudières de sous-marin nucléaires à des expérimentations sur les micro-algues.

Depuis le début des années 2000, la star du site, c'est Iter. Ce projet de centrale faisant appel à la fusion nucléaire afin de produire de l'électricité. Un programme qui rassemble 35 pays et dont le coût avoisine aujourd'hui les 19 milliards d'euros. Soit quatre fois plus cher qu'initialement annoncé.

Fission nucléaire VS fusion nucléaire 

Les travaux ont débuté il y a 7 ans, le gros oeuvre avance mais on est encore loin de disposer d'un prototype opérationnel. D'autant que l'objectif d'Iter n'est pas -dans l'immédiat- d'alimenter les foyers en électricité mais de prouver que la fusion nucléaire est quelque chose de réalisable à grande échelle.

Actuellement, les centrales nucléaires contemporaines produisent de la chaleur en "cassant" des atomes. C'est ce que l'on appelle la "fission nucléaire". Dans le cadre de la "fusion nucléaire", sur laquelle repose le projet Iter, un gaz est chauffé entre 150 et 200 millions de degrés. Il en résulte une sorte de "soupe", appelée le plasma, dans laquelle les particules évoluent librement. Ainsi, les particules les plus légères peuvent fusionner exactement comme dans le coeur des étoiles. Une réaction qui libère une immense quantité d'énergie.

C'est ici que les techniciens peuvent s'introduire dans le Tokamak
C'est ici que les techniciens peuvent s'introduire dans le Tokamak © Jean-Baptiste Huet - BFM Business

Le Tokamak, l'âme d'Iter 

À quelques centaines de mètres du chantier Iter, le Commissariat à l'énergie atomique (CEA) a exceptionnellement ouvert ses portes pour nous faire découvrir le Tokamak West. Si l'homme est aujourd'hui capable de reproduire la fusion à petite échelle et sur des temps très courts, encore faut-il construire "la boîte" qui va accueillir la réaction. C'est justement le rôle d'un Tokamak. Un terme russe qui désigne une chambre toroïdale équipée de bobines magnétiques. 

Le Tokamak West dans les locaux du CEA à Cadarache
Le Tokamak West dans les locaux du CEA à Cadarache © Jean-Baptiste Huet - BFM Business

En pratique, des aimants gigantesques et surpuissants sont chargés de canaliser, de faire léviter et de contenir le plasma brûlant ainsi obtenu dans une chambre circulaire tapissée de tungstène. "Il faut créer les conditions de résistance comme si une navette spatiale devait se poser sur le soleil et y rester" explique Alain Bécoulet, le patron de l'IRFM (Institut de recherche sur la fusion par confinement magnétique). "Une réaction incommensurablement puissante mais qu'il faut pourtant protéger. Comme la flamme d'une bougie dans le vent" ajoute-t-il. 

Pour transformer le Tokamak "Tore Supra" du CEA en Tokamak "West" (Tungstène (W) Environment in Steady state Tokamak) 25 millions d'euros ont été nécessaires. Cette nouvelle installation va permettre de tester les briques technologiques qui viendront composer, plus tard, le réacteur expérimental Iter. Tout le challenge étant d'arriver à créer un plasma qui dure le plus longtemps possible.

Vue intérieure de la chambre toroïdale. Une enceinte qui doit pouvoir résister et contenir le plasma en fusion (150 millions de degrés)
Vue intérieure de la chambre toroïdale. Une enceinte qui doit pouvoir résister et contenir le plasma en fusion (150 millions de degrés) © Jean-Baptiste Huet - BFM Business

Les poupées russes

À l'heure actuelle, les scientifiques n'ont pas la certitude absolue que la fusion nucléaire à grande échelle est possible. Il faut donc d'abord s'entraîner sur des Tokamak afin de valider telle ou telle technologie, telle ou telle utilisation de matériau, telle ou telle forme du champ magnétique qui emprisonne le plasma. Toutes les données collectées lors de ces essais permettront de façonner Iter qui lui-même deviendra peut-être DEMO (DEMOnstration power plant) C'est-à-dire une centrale grandeur nature qui ouvrira la voie à l'exploitation industrielle et commerciale. Pour autant, n'espérez pas faire fonctionner votre appareil à raclette avec de l'électricité issue d'une centrale à fusion avant... 2070 voire 2080! 

Jean-Baptiste Huet