Le Japon achève avec succès le test d'alimentation cryogénique de la plus grande bobine de champ toroïdal supraconductrice d'ITER

L'Institut national japonais des sciences et technologies quantiques et radiologiques (QST) et Toshiba ont annoncé le 25 août avoir réussi, sur le site de construction du réacteur thermonucléaire expérimental international (ITER), le premier test d'alimentation cryogénique de la plus grande bobine de champ toroïdal supraconductrice au monde. Le test a été réalisé à une température de fonctionnement d'environ moins 269 degrés Celsius, constituant une étape technique importante avant le démarrage d'ITER.

La bobine de champ toroïdal supraconductrice installée dans le dispositif d'essai

La bobine de champ toroïdal, également appelée bobine TF, est un composant clé du système d'aimants supraconducteurs d'ITER, destiné à générer le champ magnétique intense nécessaire au confinement du plasma. Lors de ce test, l'équipe a refroidi la bobine de la température ambiante à l'état cryogénique, confirmé son passage à l'état supraconducteur, et réalisé pour la première fois la conduction stable d'un courant de 10 000 ampères dans la bobine à l'état supraconducteur.

Le test a également validé l'efficacité du procédé de fabrication de grandes bobines utilisant un conducteur supraconducteur en niobium-étain sensible à la déformation. L'équipe a en outre collecté des données clés nécessaires au fonctionnement cryogénique, notamment la génération de chaleur par résistance des jonctions et les caractéristiques d'écoulement du fluide réfrigérant cryogénique. Selon le communiqué, toutes les valeurs relevées se situent dans les plages prévues lors de la phase de conception ; aucun défaut tel qu'une fuite de réfrigérant n'a été détecté pendant le refroidissement et l'alimentation de la bobine, dont l'intégrité a été confirmée.

Le système d'aimants supraconducteurs d'ITER, d'un diamètre d'environ 30 mètres et d'un poids total d'environ 10 000 tonnes, est composé de 18 bobines TF en forme de D disposées en anneau. Chaque bobine TF mesure 16,5 mètres de haut, 9,2 mètres de large et pèse environ 310 tonnes, et se compose d'un enroulement et d'une structure de support. Son enroulement est conçu pour générer un champ magnétique maximal de 11,8 teslas, et la force électromagnétique supportée par le segment rectiligne équivaut à environ 60 000 tonnes.

Selon la répartition des tâches du projet ITER, le Japon assure la fabrication de 25 % des conducteurs TF, de la totalité des 19 structures TF et de 9 bobines TF. Le QST a signé l'accord d'approvisionnement des bobines TF avec l'organisation ITER en 2008, puis a mené le développement en collaboration avec l'industrie, achevant la fabrication des 9 bobines TF en 2023.

Ce test d'alimentation cryogénique fournit des données opérationnelles pour les essais d'intégration et la mise en service ultérieurs du système de bobines supraconductrices d'ITER, et contribue également à améliorer les procédures d'exploitation, à former les opérateurs et à identifier à l'avance les risques potentiels. Le QST a indiqué que ce résultat démontre que le Japon dispose déjà des bases techniques en matière de fabrication de grandes bobines supraconductrices et de technologies de fonctionnement cryogénique pour soutenir la recherche et le développement de l'énergie de fusion.

Le corps principal du réacteur expérimental de fusion ITER et les bobines TF

La structure de la bobine TF

La bobine TF achevée