Fusion Reactor

Contexte et histoire

ITER (à l'origine un acronyme pour Réacteur Thermonucléaire Expérimental International, signifiant également « la voie » ou « le chemin » en latin) est un projet international de recherche et d'ingénierie sur la fusion nucléaire. La coopération internationale initiale a débuté en 1978 avec le Réacteur Tokamak International, ou INTOR, qui comptait quatre partenaires : l'Union soviétique, la Communauté européenne de l'énergie atomique, les États-Unis et le Japon. Le projet INTOR a stagné jusqu'à ce que Mikhaïl Gorbatchev ravive l'intérêt pour un projet collaboratif de fusion lors d'une réunion en octobre 1985 avec le président français François Mitterrand, et l'idée a été développée plus avant en novembre 1985 lors du sommet de Genève avec Ronald Reagan. Le 21 novembre 2006, les sept partenaires du projet ont officiellement accepté de financer la création d'un réacteur à fusion nucléaire. ITER est financé et exploité par sept parties membres : la Chine, l'Union européenne (UE), l'Inde, le Japon, la Russie, la Corée du Sud et les États-Unis. Immédiatement après le Brexit, le Royaume-Uni a continué à participer via le programme Fusion for Energy (F4E) de l'UE jusqu'en septembre 2023. La Suisse a participé via Euratom et F4E jusqu'en 2021, mais elle devrait réintégrer le projet en 2026 suite à des négociations ultérieures avec l'UE. ITER a également des accords de coopération avec l'Australie, le Canada, le Kazakhstan et la Thaïlande. La construction du complexe ITER en France a commencé en 2013, et l'assemblage du tokamak a débuté en 2020. Le budget initial était proche de 6 milliards d'euros, mais le coût total de la construction et de l'exploitation est estimé entre 18 et 22 milliards d'euros ; d'autres estimations situent le coût total entre 45 et 65 milliards de dollars, bien que ces chiffres soient contestés par ITER. Quel que soit le coût final, ITER a déjà été décrit comme l'expérience scientifique la plus chère de tous les temps, le projet d'ingénierie le plus complexe de l'histoire humaine, et l'une des collaborations humaines les plus ambitieuses depuis le développement de la Station spatiale internationale et du Grand collisionneur de hadrons.

Guide du lecteur

L'un des principaux objectifs d'ITER est d'atteindre un état de « plasma brûlant ». Le plasma brûlant est l'état du plasma lorsque plus de 50 % de l'énergie reçue pour le chauffage du plasma provient des réactions de fusion (et non de sources externes). Aucun réacteur à fusion n'avait créé de plasma brûlant jusqu'à ce que le projet concurrent NIF atteigne cette étape le 8 août 2021 en utilisant le confinement inertiel. À des valeurs QDT plus élevées, des parties progressivement plus importantes de la puissance de chauffage du plasma seront produites par les réactions de fusion. Cela réduit la puissance nécessaire des systèmes de chauffage externes à des valeurs QDT élevées. Plus un tokamak est grand, plus l'énergie produite par les réactions de fusion est préservée pour le chauffage interne du plasma (et moins le chauffage externe est nécessaire), ce qui améliore également sa valeur Q. C'est ainsi qu'ITER prévoit de faire évoluer son réacteur tokamak. ITER ne produira pas d'électricité. La production d'électricité à partir de sources thermiques est un processus bien connu et ITER ne fonctionnera pas en continu avec une puissance de fusion significative. Ajouter une production d'électricité à ITER augmenterait le coût du projet et n'apporterait aucune valeur aux expériences sur le tokamak. Les réacteurs de classe DEMO qui doivent suivre ITER sont destinés à démontrer la production nette d'électricité.

Le saviez-vous ?

• Le meilleur résultat obtenu dans un tokamak est Q = 0,67 dans le tokamak JET.
• Le meilleur résultat obtenu pour la fusion en général est Q = 4,13, atteint dans une expérience de fusion par confinement inertiel au National Ignition Facility en avril 2025.