ITER : le soleil artificiel sort de terre
Le programme ITER cherche à générer de l’énergie en reproduisant la réaction de fusion qui se produit au cœur du Soleil.
Cette installation nucléaire expérimentale doit parvenir à produire de l’énergie en reproduisant la réaction à l’œuvre au cœur des étoiles. Une mission très ambitieuse qui nécessite d’importants moyens humains et une organisation au cordeau.
Mouvement des vagues, phytoplancton, souffle du vent… on pourrait croire que les chercheurs ont fait le tour des éléments permettant de produire de l’énergie. Il suffit de se pencher sur le programme ITER pour voir qu’aujourd’hui les scientifiques s’attaquent en fait à des chantiers encore plus spectaculaires. Ce programme qui sort de terre depuis 2010 à Saint-Paul-lez-Durance dans les Bouches-du-Rhône a en effet un objectif incroyable: générer de l’énergie en reproduisant la réaction qui se produit en plein cœur du soleil ! Dans cette boule d’hydrogène extrêmement massive, les forces gravitationnelles créent des conditions de température et de pression particulières qui amènent les noyaux d’hydrogène à fusionner. Et lorsque cela se produit, une énergie colossale est libérée.
En cours de construction dans les Bouches-du-Rhône, l’installation nucléaire expérimentale ITER veut reproduire la réaction à l’œuvre au cœur du Soleil. © ITER Organization
Les avantages de ce nouveau mode de production d’énergie
Contrairement aux énergies fossiles, les deux éléments nécessaires à cette réaction –deux isotopes de l’hydrogène- sont disponibles en très grande quantité (l’un peut notamment être extrait de l’eau de mer et l’autre être généré lors de la réaction de fusion elle-même). Si les chercheurs parviennent à la «domestiquer», la fusion nucléaire permettrait du reste une production plus massive que les énergies renouvelables sans les inconvénients de la fission nucléaire que l’on utilise aujourd’hui. En effet, comme l’explique Robert Arnoux, un des responsables de la communication d’ITER Organization: « La fusion, elle, ne produit pas de déchets de haute activité à vie longue qui sont les déchets nucléaires qui posent problème. C’est de plus une réaction intrinsèquement sûre : il ne peut pas y avoir d’emballements ou d’accidents de type Fukushima ».
Construire la plus grande machine de fusion du monde
Le programme ITER nécessite de relever des défis extrêmement complexes. Les chercheurs doivent porter le plasma d’hydrogène - un gaz chaud électriquement chargé- à des températures de l’ordre de 150 millions de degrés centigrades au sein d’installations spécifiques appelées « tokamaks ». C’est dans ces plasmas que les atomes d’hydrogène peuvent fusionner et libérer de l’énergie. « Par le passé, des scientifiques ont déjà réussi à générer ces plasmas mais à une échelle bien moindre, pendant quelques secondes», explique Jean-Pierre Durand, directeur des projets nucléaires européens de Bureau Veritas, un des partenaires du programme. Doté d’une capacité dix fois plus importante que le plus grand tokamak aujourd’hui opérationnel, ITER a en effet pour mission de générer des plasmas sur de longues durées (jusqu’à 1000 secondes). Un défi qui n’a encore jamais été tenté.
L’installation nucléaire expérimentale ITER qui est en cours de construction sera la plus grande machine de fusion du monde. © ITER Organization.
Manipuler des pièces aussi lourdes qu’un Boeing 747
« C’est bien plus compliqué que d’envoyer un équipage sur Mars. On met en œuvre des technologies qui sont quasiment toutes à la limite de ce que l’industrie est capable de réaliser », confie Robert Arnoux. D’autant que les dimensions de l’installation sont titanesque : la machine est enfermée dans une immense enceinte en acier sous vide de 30 mètres de haut sur 30 mètres de diamètre qui, elle-même, est enfermée dans un bâtiment de 60 mètres de haut, 17 mètres en sous-sol et 200 mètres de long. « Cela nécessite d’assembler avec une précision millimétrique des pièces extrêmement lourdes. Chacun des 18 aimants de la cage magnétique pèse par exemple le poids d’un Boeing 747 à pleine charge », précise Robert Arnoux. A cela s’ajoute un autre challenge: réussir à coordonner les milliers de personnes impliquées dans ITER. Pas moins de sept acteurs collaborent en effet sur ce projet d’envergure : l’Union européenne, les Etats-Unis, la Corée du Sud, le Japon, la Chine, l’Inde et la Russie. Et chacun fabrique sur son sol une partie des composants.
Coordonner et sécuriser un chantier international
Pour que ce programme extrêmement complexe aboutisse, rien n’a été laissé au hasard. L’ensemble est construit sur une dalle anti-sismique et est soumis à tous les examens requis pour une installation de ce type (appelée « installation nucléaire de base ») notamment des contrôles de l’Autorité de sûreté nucléaire. La structure qui chapeaute tout le programme, ITER Organization, a par ailleurs été dotée d’importants moyens humains. Pas moins de 700 personnes de 35 nationalités y évoluent ainsi chaque jour. D’autres dispositifs ont été imaginés pour que ce chantier inouï qui progresse simultanément dans plusieurs régions du monde se déroule sans fausse note.
De nombreux pays collaborent à la construction de l’installation nucléaire expérimentale ITER. © ITER Organization
« Comme les industriels étrangers ne connaissent pas toujours très bien les réglementations européennes et françaises auxquelles ils doivent se conformer, nous les avons par exemple aidés à se familiariser avec nos normes », précise Erik Dagorn, chef de projet Nucléaire au niveau européen chez Bureau Veritas. C’est en effet dans l’Hexagone qu’est construite la machine et une parfaite connaissance de la réglementation est nécessaire. Des experts ont d’ailleurs dû être mobilisés aux quatre coins du monde et ITER s’appuie également sur le réseau international de Bureau Veritas, afin de contrôler les composants de l’installation ainsi que leur montage. « Nous sommes présents en amont dans les usines de fabrication. Sur un projet de ce type, pour des raisons techniques et réglementaire, il est par exemple indispensable que les soudures soient parfaitement réalisées », précise Jean-Pierre Durand. Bureau Veritas est aussi présent sur le chantier puisque des inspecteurs de l’agence d’Aix-en-Provence assurent le contrôle des bâtiments lors de leur mise en service.
L’enceinte sous vide est en cours de soudage
Grâce à cette organisation au cordeau, les équipes du programme ITER sont parvenues à un stade avancé. La dalle qui repose sur le système sismique est en place depuis 2014, le troisième niveau du bâtiment est en cours de construction et des pièces stratégiques commencent à arriver, notamment celles qui sont en cours de soudage pour former le cryostat (l’enceinte sous vide qui enveloppe la machine). « Il nous reste encore de la construction et bien sûr de l’assemblage mais nous produirons les premiers plasmas non nucléaire dès la fin de l’année 2025 et les premiers plasmas nucléaires produisant de l’énergie avant 2035 », précise Robert Arnoux. Une fois le premier plasma nucléaire produit, les chercheurs exploiteront la machine pendant 15 à 20 ans avant d’aborder la phase industrielle. Encore de longues années à venir avant de réussir à mettre le soleil en boite…