Le projet ITER c'est quoi ?

ITER (latin pour "chemin") est l'un des projets énergétiques les plus ambitieux au monde.

Dans le département des Bouches-du-Rhône en France, 35 pays sont impliqués dans la construction du plus grand tokamak jamais conçu. Il s'agit d'une machine qui doit prouver que la fusion nucléaire (énergie du soleil et des étoiles) est utilisée comme source principale d’énergie. Vous pouvez évoluer et générer de l'énergie qui n'émet pas de CO2. Les résultats du programme scientifique ITER contribueront de manière décisive à ouvrir la voie aux centrales de fusion produisant de l'électricité de demain. L'objectif principal d'ITER est de générer un "plasma brûlant" et de comprendre son comportement. Dans les plasmas brûlants, l'énergie libérée par le noyau d'hélium de la réaction de fusion deutérium-tritium est suffisante pour maintenir la température du milieu, réduisant ou éliminant le besoin de systèmes de chauffage externes. ITER doit également mettre en œuvre et assurer l'intégration de toutes les technologies indispensables au fonctionnement des réacteurs industriels de fusion (aimants supraconducteurs, télécommande en milieu extrême, extraction de courant, etc.). Le programme devrait également valider différents concepts de « modules de génération de tritium » qui permettront aux futurs réacteurs nucléaires de générer le tritium dont ils ont besoin pour fonctionner au sein même de la machine.

Des milliers d'ingénieurs et de scientifiques ont contribué à la conception d'ITER depuis que l'idée d'une coopération internationale sur l'énergie de fusion a émergé en 1985. Les membres d'ITER (Chine, Union européenne, Inde, Japon, Corée du Sud, Russie, USA) ont entamé une 35 coopération d'un an pour la construction et l'exploitation de l'installation expérimentale ITER. Un réacteur de démonstration peut être conçu à partir de ce retour d'expérience. Visitez le site Web d'ITER pour obtenir des informations détaillées sur la science d'ITER, la coopération internationale et l'immense chantier de construction de Saint-Paul-les-Durance (Bouches-du-Rhône).

Outre l'accord sur les relations commerciales signé entre le Royaume-Uni et l'Union européenne le 20 décembre 2020, l'accord entre le Royaume-Uni et la Communauté européenne de l'énergie atomique (Euratom) confirme l'intention du Royaume-Uni de rester membre du ministère de l'Intérieur européen. Programme de fusion ITER pour l'énergie (F4E). Ainsi, les experts et entreprises britanniques pourront continuer à contribuer pleinement à la réalisation du programme ITER. Les 35 pays participants sont : 27 États membres de l'UE + (via Euratom) Suisse et Royaume-Uni, Chine, Inde, Japon, Corée du Sud, Russie, États-Unis.

A quoi sert ITERS ?

La quantité d'énergie de fusion qu'un tokamak peut produire dépend du nombre de réactions de fusion se produisant dans le cœur. Plus l'enceinte est grande (et donc plus le volume de plasma est grand), plus le potentiel de génération d'énergie de fusion est grand. Le tokamak ITER sera un dispositif expérimental unique capable de produire un plasma de longue durée avec dix fois le volume de plasma du plus grand dispositif de fusion actuellement en service.

Cette machine a été spécialement développée pour :

 1) Génération de plasma deutérium-tritium auto-entretenu par réaction de fusion nucléaire

La recherche sur la fusion est aujourd'hui à la pointe de la recherche de « plasmas brûlants », plasmas dans lesquels l'énergie produite par la réaction de fusion maintient largement la température du plasma. Le plasma brûlant d'ITER produit beaucoup plus de puissance de fusion et reste stable pendant longtemps.

2) Génération d'énergie par fusion plasma de 500 MW

 Le tokamak européen JET détient un record de la puissance de fusion produite. En 1997, ce tokamak produisait 16 MW de puissance de fusion et une puissance totale de chauffage de 24 MW. Ce ratio (ou "Q") de 0,67 devrait être porté à 10 par ITER - 500 MW de puissance de fusion pour 50 MW de puissance d'entrée. Comme ITER est une machine expérimentale qui ne fonctionne pas en continu, elle ne convertit pas l'énergie générée en électricité.

3) Contribution à la démonstration du fonctionnement intégré de la technologie des centrales à fusion génératrices d'électricité

ITER marque la transition entre l'installation expérimentale de fusion d'aujourd'hui et l'installation de démonstration industrielle de demain. Cette très grande machine permettra aux scientifiques d'étudier le plasma dans les conditions d'une centrale à fusion produisant de l'électricité, en testant des technologies telles que le chauffage, le contrôle, les diagnostics, les températures cryogéniques et la maintenance à distance.

4) Expérience de production de tritium

Dans les phases ultérieures d'exploitation, l'une des missions d'ITER est de démontrer le potentiel de production de tritium au sein de la chambre à vide elle-même. Les stocks mondiaux de tritium (utilisé avec le deutérium comme combustible dans les réactions de fusion) ne sont pas suffisants pour répondre aux besoins des futures centrales électriques à fusion. Tritigen offre une opportunité unique de tester des modèles de plafonds.

5) Démontrer la sécurité des dispositifs de fusion

Une étape importante dans l'histoire de la fusion a été franchie en 2012 lorsque, après un examen rigoureux de son dossier de sécurité, l'organisation ITER a obtenu l'autorisation de construire l'installation nucléaire ITER et en est devenue l'exploitant nucléaire. L'un des principaux objectifs d'ITER est de démontrer que les réactions de fusion se produisant dans les plasmas n'ont aucun impact sur les populations humaines ou l'environnement.

Qu'est-ce qu'une fusion ?

La fusion nucléaire est la source d'énergie qui alimente le soleil et les étoiles. Dans des conditions de pression et de température extrêmes au cœur de ces corps stellaires, les noyaux d'hydrogène entrent en collision et fusionnent en atomes d'hélium, libérant ainsi de grandes quantités d'énergie. De toutes les réactions de fusion possibles, la réaction entre le deutérium et le tritium (deux isotopes de l'hydrogène) semble la plus accessible compte tenu de l'état actuel de la technologie. Trois conditions doivent être remplies pour qu'une réaction de fusion se produise dans un tokamak. Des températures très élevées (environ 150 millions de degrés Celsius), des densités de particules suffisantes pour générer le maximum de collisions possibles et des temps de confinement d'énergie suffisants. Une collision est possible à la vitesse maximale possible. Lorsque le gaz devient très chaud, les atomes se dissocient. Les électrons et les noyaux se séparent et le gaz devient plasma (le quatrième état de la matière). Dans ce milieu, les noyaux atomiques légers peuvent fusionner et générer de l'énergie.

Le tokamak utilise un champ magnétique très puissant pour confiner et contrôler le plasma.

Qu'est-ce qu'un tokamak ?

L'électricité est produite à partir d'énergie provenant de combustibles fossiles, de réactions de fission nucléaire ou de sources renouvelables telles que l'eau et le vent. Quelle que soit la source d'énergie, les centrales électriques produisent de l'électricité en convertissant l'énergie mécanique, comme la rotation des turbines, en énergie électrique. Dans la production d'énergie fossile et nucléaire, la chaleur produite convertit l'eau de refroidissement en vapeur, qui entraîne des turbines qui génèrent de l'électricité via des générateurs.

Un tokamak est un véhicule expérimental conçu pour exploiter la puissance de la fusion nucléaire. Dans l'enveloppe du tokamak, l'énergie issue de la fusion nucléaire est absorbée sous forme de chaleur par les parois de la chambre à vide. Comme les centrales électriques conventionnelles, les centrales à fusion utilisent cette chaleur pour produire de la vapeur, qui à son tour produit de l'électricité grâce à des turbines et des générateurs.

Le noyau du tokamak est constitué d'une chambre à vide en forme d'anneau. À l'intérieur, sous l'influence de températures et de pressions extrêmes, l'hydrogène gazeux se transforme en plasma. C'est le milieu dans lequel les atomes d'hydrogène peuvent fusionner et produire de l'énergie. Les particules chargées qui composent le plasma peuvent être contenues et contrôlées par une impressionnante bobine magnétique placée autour du boîtier. Cette propriété est utilisée pour éloigner le plasma chaud des parois du boîtier. Le mot « tokamak » est un acronyme russe qui signifie : « chambre toroïdale avec bobines magnétiques ». La configuration tokamak, conçue par les chercheurs soviétiques au début des années 1950, a été adoptée dans le monde entier comme la plus prometteuse. Avec un volume de plasma dix fois plus important que celui du plus grand tokamak en activité ITER sera, de loin, la plus grande machine de fusion du monde.

QUI PARTICIPE ?

Le programme ITER est issu d'une collaboration à l'échelle mondiale dans laquelle 35 pays sont engagés. Les membres d'ITER (Chine, Union européenne, Inde, Japon, Corée du Sud, Russie et États-Unis) ont mis en commun leurs ressources pour atteindre un grand objectif. C'est l'énergie infinie qui alimente la régénération du soleil et des étoiles sur Terre. L'accord ITER, signé par les signataires en 2006, stipule que sept membres se partageront les coûts de construction, d'exploitation et de démantèlement de la centrale. Nous partagerons également les résultats expérimentaux ainsi que la propriété intellectuelle générée lors de la phase d'utilisation prévue de 2022 à 2042. L'Europe supportera l'essentiel des coûts de construction de l'usine (45,6 %). Le reste est réparti à parts égales entre la Chine, l'Inde, le Japon, la Corée du Sud, la Russie et les États-Unis (9,1 % chacun). Les contributions des membres sont essentiellement «en nature» sous la forme de fournitures de bâtiments, de composants et de systèmes à l'organisation ITER. L'organisation ITER a également conclu des accords de coopération technique avec deux pays tiers, l'Australie en 2016 et le Kazakhstan en 2017, et a également conclu un protocole d'accord avec le Canada. Ils ont conclu d’un accord de coopération avec l'Institut thaïlandais de technologie nucléaire et plus de 70 accords de coopération avec des organisations internationales, des instituts, des universités et des écoles dans les pays membres.

Quand commence l'expérience ?

La date du premier plasma est fixée à décembre 2025. À l'été 2010, la construction du bâtiment de l'équipement scientifique a débuté sur une plate-forme de 42 hectares dans les Bouches-du-Rhône. En 2014, les travaux de génie civil ont débuté sur le complexe tokamak, cœur de l'installation. Des expériences de fusion nucléaire seront menées dans ce bâtiment, composé de trois bâtiments. A partir de 2020, l'organisation ITER intégrera et assemblera progressivement les différents éléments de la machine. La machine est prête à l'emploi pendant la phase de test pour s'assurer que tous les systèmes fonctionnent correctement. L'intégration et l'assemblage réussis de plus d'un million de composants, fabriqués dans les usines membres d'ITER à travers le monde et transportés vers les sites d'ITER représentent un défi logistique et une prouesse d'ingénierie. Le premier événement majeur de la phase s'est achevé avec succès en mai 2020. : Installation de la base du cryostat (composant en acier de 1 250 tonnes). En novembre 2017, l'organisation ITER a officiellement annoncé aux gouvernements des États membres du programme que 50 % de toutes les activités nécessaires à la création du « premier plasma » avaient été réalisées. En juillet 2020, le programme a officiellement démarré avec la phase d'assemblage de la machine.