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ITER, comment ça marche ?

Une centrale nucléaire à fusion fonctionnerait en principe avec des turbines mues par la vapeur produite grâce à la chaleur dégagée par la réaction nucléaire. Mais ITER ne sera pas une « vraie » centrale nucléaire dans la mesure où il ne produira pas d’électricité. La chaleur sera évacuée dans l’atmosphère par des tours de réfrigération. Le défi du projet, qui est, rappelons-le, expérimental, se situe au cœur du réacteur. L’enjeu est de démontrer la faisabilité de ce procédé à grande échelle, sa rentabilité énergétique et son contrôle dans la durée.

La fusion, un phénomène naturel difficile à copier

Reproduire un soleil à petite échelle n’est pas si simple. Pour cela, il est nécessaire de rapprocher deux atomes (du deutérium et du tritium) et de provoquer leur fusion, alors que ces derniers ont une forte tendance à se repousser l’un l’autre. Comment faire ? Un mélange de ces deux éléments est porté à une température de l’ordre de 100 millions de degrés. On obtient ce que l’on appelle un plasma fournissant assez d’énergie pour surmonter les forces de répulsion. Les noyaux se séparent de leurs électrons, acquièrent des vitesses incroyables et se heurtent violemment entre eux. En fusionnant, les noyaux du deutérium et du tritium créent un noyau d’hélium, libèrent un neutron ainsi qu’une une forte énergie, que l’on peut calculer grâce à la formule à la fois simple et géniale d’Albert Einstein : E=mc2, m représentant ici le défaut de masse induit par la réaction (la somme des masses des deux noyaux de départ est en effet supérieure à celle des éléments créés). Les produits de la réaction entretiennent la température du plasma et permettent un transfert d’énergie à la première paroi. L’énergie véhiculée par le flux de neutrons en constitue la principale source. Cette première cloison dégage alors suffisamment de chaleur pour vaporiser de l’eau située dans un circuit secondaire. Les futurs réacteurs à fusion, s’ils existent un jour, utiliseront cette vapeur pour entraîner des turbines et produire de l’électricité.

Est-ce que l’enceinte peut résister à une température de 100 millions de degrés ?

Aucun matériau ne peut résister à de telles températures. La solution : confiner le plasma au centre du réacteur, loin des parois, dans une bouteille magnétique immatérielle créée par des électro-aimants supraconducteurs refroidis à -269 °C ! Comme il est techniquement difficile de confiner un plasma durablement, la performance de ces bobines magnétiques constituera l’un des enjeux du projet.

Des combustibles qui ne manqueront pas

Un des atouts d’ITER est l’abondance des combustibles nécessaires à son fonctionnement. La première ressource, le deutérium, est présente dans l’eau de mer. Le tritium est quant à lui fabriqué à partir du lithium, que l’on trouve également dans l’eau de mer ainsi que dans les roches (0,18 g/m3 dans les océans et 2 g/tonne dans la croûte terrestre). Le tritium qui alimentera le futur réacteur de Cadarache proviendra vraisemblablement de réacteurs canadiens à eau lourde. Mais l’objectif est à terme de produire du tritium à partir du lithium au sein même des installations de fusion, ce qu’ITER tentera via deux modules d’expérimentation.