L’inauguration de la machine à fusion la plus puissante au monde rapproche le rêve d’une énergie propre, sûre et abondante.
Dans la ville de Naka, dans l’est du Japon, se dresse une tour de six étages qui est loin d’être un bâtiment ordinaire.
Le dispositif situé à l’intérieur de la structure cylindrique en acier s’appelle un tokamak. Il est conçu pour contenir des gaz surchauffés tourbillonnants appelés plasmas jusqu’à 200 millions de degrés Celsius, soit plus de 10 fois plus chauds que le noyau du soleil.
Étape importante
Situé au nord-est de Tokyo, le tokamak représente la prochaine étape dans une quête internationale de plusieurs décennies visant à faire de l’énergie de fusion une réalité et reflète le rôle de premier plan joué par l’UE et le Japon.
La structure Naka, connue sous le nom de JT-60SA, est le résultat d’un accord UE-Japon accord à partir de 2007 pour développer l’énergie de fusion. Il s’agit du tokamak le plus puissant au monde et a été inauguré en décembre 2023 après près d’une décennie de construction.
« La mise en service du JT-60SA constitue une étape très importante », a déclaré le professeur Ambrogio Fasoli, un expert italien en physique qui dirige un consortium qui a reçu un financement de l’UE pour faire progresser les perspectives d’énergie commerciale issue de la fusion.
Appelé EUROfusion, le partenariat rassemble environ 170 laboratoires et partenaires industriels de 29 pays. Les participants apportent du matériel et du personnel au JT-60SA.
Les réacteurs à énergie de fusion comme le JT-60SA reproduisent les processus qui se produisent au soleil et dans d’autres étoiles. En fusionnant des atomes d’hydrogène pour créer de l’hélium et un neutron libérant de l’énergie sous forme de chaleur, ils ont le potentiel de générer une source d’énergie sûre, propre et presque inépuisable.
Pas de fission
La fusion est l’inverse de la fission, le processus au cœur des centrales nucléaires traditionnelles. Alors que la fission implique la division d’un atome lourd en deux atomes légers, la fusion combine deux atomes légers pour en former un plus gros.
Contrairement à la fission, la fusion ne produit aucun déchet nucléaire à vie longue et ne présente aucun risque de fusion ou de réaction en chaîne.
La recherche sur la fusion a commencé dans les années 1920, lorsqu’un astrophysicien britannique nommé Arthur Eddington a lié l’énergie des étoiles à la fusion de l’hydrogène en hélium.
Un siècle plus tard, alors que le changement climatique s’intensifie et que les pays du monde entier cherchent des alternatives aux combustibles fossiles qui en sont la cause, l’attrait de la fusion est plus fort que jamais.
Mais des obstacles importants demeurent. Ils incluent les défis techniques liés à la construction de réacteurs dont les parois ne fondront pas à cause de la chaleur extrême à l’intérieur, à la recherche des meilleurs mélanges de matériaux pour la production par fusion et à la limitation de l’irradiation des matériaux à l’intérieur du réacteur.
Nouveau n°1
La commissaire européenne à l’énergie Kadri Simson a participé il y a cinq mois à l’inauguration du JT-60SA à Naka.
Le réacteur de 600 millions d’euros a été construit conjointement par une organisation européenne appelée Fusion for Energy, ou F4E, et l’Institut national japonais des sciences et technologies quantiques, également connu sous le nom de QST.
Lorsqu’il a été déclaré actif, le JT-60SA a revendiqué le titre de plus grand tokamak issu d’une installation vieille de 40 ans au Royaume-Uni appelée Joint European Torus, ou JET.
Le JT-60SA offrira jusqu’à 41 mégawatts de puissance de chauffage, contre 38 MW pour le JET.
« Nous avons allumé la machine et elle fonctionne », a déclaré Guy Phillips, chef d’unité JT-60SA chez F4E. « Nous avons réussi à produire le plus grand volume de plasma jamais réalisé avec un tel appareil, ce qui constitue une grande réussite. Mais ce n’était que la première étape et nous avons encore beaucoup de travail à faire. »
Tremplin
JT-60SA éclairera les travaux sur le prochain tokamak prévu : ITER, la plus grande expérience de fusion au monde.
Double de la taille du JT-60SA, ITER est construit sur un site de 180 hectares dans le sud de la France.
F4E gère la contribution européenne à ITER, qui regroupe 33 pays, ainsi qu’au JT-60SA, dont la durée de vie prévue est d’environ 20 ans.
Avec la confirmation que les systèmes centraux du JT-60SA fonctionnent, le réacteur entrera dans un arrêt planifié pendant deux à trois ans tandis qu’un système de chauffage externe sera ajouté et d’autres seront mis à niveau.
« Lorsque nous entamerons la prochaine phase opérationnelle, nous pourrons alors aller beaucoup plus loin dans la production de plasma et comprendre différentes configurations », a déclaré Phillips.
Développement de connaissances
La continuité est une caractéristique forte de la recherche sur la fusion.
Avant de se tourner vers le JT-60SA, les chercheurs d’EUROfusion ont travaillé sur JET.
Cette installation a battu son propre record de la plus grande quantité d’énergie produite par un réacteur à énergie de fusion avant que les dernières expériences n’y soient menées et a été fermée en décembre 2023.
Mesurant 69 mégajoules en 5,2 secondes, cette énergie a été estimée suffisante pour alimenter 12 000 foyers.
« Le record d’énergie de fusion au JET est un rappel incroyablement fort de la façon dont nous maîtrisons désormais les réactions de fusion sur Terre », a déclaré Fasoli.
Voir devant
Compte tenu de l’importance du savoir-faire dans ce domaine, EUROfusion et F4E mènent des programmes visant à intéresser et former les futures générations de scientifiques à la fusion.
Deux facteurs freinent l’intérêt de certains jeunes chercheurs pour la fusion : l’absence de résultats immédiats dans le domaine et une stigmatisation indirecte, mais aussi injustifiée, liée à la fission nucléaire, selon Fasoli.
« C’est un effort transgénérationnel », a-t-il déclaré. « Il y a un besoin d’éducation, de formation et de structures capables de retenir les gens intéressés. »
La commissaire européenne chargée de l’innovation, de la recherche, de la culture, de l’éducation et de la jeunesse, Iliana Ivanova, a déclaré lors d’une réunion de mars 2024 événement avec des représentants de l’industrie, la collaboration entre les entités privées et publiques dans le domaine de la fusion est essentielle pour accélérer la démonstration de la production d’électricité par fusion.
L’objectif est d’impliquer les plus grands acteurs industriels ainsi que les startups dans la transition du laboratoire à la fabrication – ce qu’on appelle le laboratoire à la fab.
Cela signifie combiner l’esprit d’entreprise et la capacité industrielle du secteur privé avec l’ambition et le réalisme du secteur public, selon Fasoli.
Selon lui, l’énergie de fusion pourrait devenir une réalité d’ici les années 2050.
« Tant que nous ramons tous dans la même direction, je pense que cet horizon reste raisonnable », a déclaré Fasoli. « Cela signifie que nous avons besoin que tout le monde travaille ensemble. »
Cet article a été initialement publié dans Horizon le magazine européen de la recherche et de l’innovation.