Assemblage progressif du tokamak ITER en France, l'expérience de fusion nucléaire vise un plasma à 150 millions de degrés Celsius

Le tokamak ITER, en cours d'assemblage dans le sud de la France, est l'une des installations expérimentales les plus suivies de la recherche mondiale sur la fusion nucléaire. Cette machine, d'un poids total d'environ 23 000 tonnes, adopte une structure annulaire en forme de « beignet », confinant un plasma à haute température grâce à de puissants champs magnétiques, avec pour objectif de reproduire sur Terre les conditions de réaction de fusion qui se produisent à l'intérieur des étoiles. Son volume de plasma est d'environ 830 mètres cubes, une échelle bien supérieure à celle des tokamaks précédents, ce qui lui vaut d'être considéré comme un moyen de valider les technologies physiques et d'ingénierie clés requises pour les futurs réacteurs de fusion commerciaux.

Si ITER adopte la structure annulaire du tokamak, c'est parce que les particules chargées peuvent se déplacer le long d'une trajectoire annulaire sous l'effet d'un champ magnétique intense, évitant ainsi autant que possible tout contact direct avec la paroi interne de l'installation. Le projet prévoit de chauffer le plasma à environ 150 millions de degrés Celsius, soit environ dix fois la température du cœur du Soleil. Comme la Terre ne peut pas compter sur l'immense pression gravitationnelle qui règne à l'intérieur des étoiles pour maintenir l'environnement de fusion, les chercheurs doivent créer les conditions expérimentales grâce à des températures plus élevées, un confinement magnétique de précision, des systèmes de chauffage externes et un environnement sous vide.

Une température aussi élevée ne signifie pas pour autant que la machine entière atteindra 150 millions de degrés Celsius. La difficulté centrale d'ITER réside dans la capacité à maintenir le plasma à haute température « en suspension » dans la chambre annulaire sous vide grâce au champ magnétique, tout en utilisant des composants tels que le divertor pour traiter les particules échappées, les impuretés et les charges thermiques. Les aimants supraconducteurs de l'installation doivent fonctionner à des températures cryogéniques, tandis que la chambre à vide, les composants internes et la structure de support doivent supporter des forces électromagnétiques, des flux thermiques et des contraintes mécaniques complexes, ce qui explique en grande partie l'ampleur des travaux d'ingénierie d'ITER et la longueur de sa période de construction.

Les données officielles indiquent que les quelque 23 000 tonnes de la machine ITER ne signifient pas qu'elle est entièrement constituée d'acier ; elles comprennent la chambre à vide, les aimants, les composants internes, la structure de support et de nombreux systèmes auxiliaires. Rien que la chambre à vide et ses composants associés pèsent environ 8 000 tonnes, et l'électroaimant du solénoïde central pèse également environ 1 000 tonnes. L'objectif de conception du projet est d'atteindre un facteur de gain de fusion Q ≥ 10, c'est-à-dire produire environ 500 mégawatts de puissance thermique de fusion à partir d'environ 50 mégawatts de puissance de chauffage direct du plasma, mais cela ne signifie pas que le bilan électrique total de l'installation sera positif, ni qu'elle fournira directement de l'électricité au réseau.

ITER se trouve actuellement encore en phase d'installation continue et d'ajustements techniques. Selon le calendrier révisé, l'exploitation deutérium-tritium devrait commencer en 2039 ; au 28 juillet 2026, le sixième des neuf grands modules constituant la structure annulaire centrale du tokamak a été placé dans le puits d'assemblage, ce qui signifie que les deux tiers de cette phase sont déjà en place, le dernier module étant prévu pour 2027. En tant que plateforme expérimentale, l'importance d'ITER ne réside pas dans la construction immédiate d'une centrale de fusion commerciale, mais dans la fourniture d'une base de validation à grande échelle pour la future feuille de route de l'énergie de fusion.