L'usine de Réacteur Thermonucléaire Expérimental International de Saint-Paul-Lez-Durance, La France, est terminé à 50 pour cent. ANNE-CHRISTINE POUJOULAT/Getty Images

Le paysage tentaculaire des grues de construction et des bâtiments partiellement achevés, avec un anneau massif en métal et en acier, a été décrit comme ressemblant à un « Stonehenge des temps modernes » par le New York Times en mars 2017. Cela fait une décennie que la construction de l'usine International Thermonuclear Experimental Reactor a commencé. connu sous le nom d'ITER. Le projet, qui implique 35 nations dont les États-Unis, vise à démontrer que la fusion nucléaire - la combinaison d'isotopes d'hydrogène pour former de l'hélium, le même processus par lequel les étoiles génèrent de la lumière et de la chaleur - pourrait être une future source viable de production d'électricité pour un monde avide d'énergie.

Le projet a connu des retards et a vu son coût projeté presque quadrupler au fil des ans pour atteindre 18 milliards d'euros (22 milliards de dollars), et même un rapport du département américain de l'Énergie de 2016 soutenant le projet exprimait une incertitude quant à sa réussite finale. Début décembre 2017, Les responsables d'ITER ont annoncé qu'ils avaient franchi une étape importante, en réalisant 50 % du total des travaux de construction nécessaires pour atteindre le « premier plasma ». Cette première étape de l'opération, dans lequel l'hydrogène sera transformé en un chaud, gaz chargé électriquement, est actuellement prévu pour 2025. (Il faudra encore une décennie de travail après cela pour qu'ITER produise de l'énergie.)

"Quand nous prouverons que la fusion est une source d'énergie viable, il remplacera à terme les combustibles fossiles brûlants, qui sont non renouvelables et non durables, " Bernard Bigot, le directeur général d'ITER, expliqué dans une déclaration sur le site Web du projet. "La fusion sera complémentaire du vent, solaire, et d'autres énergies renouvelables. ... En démontrant la faisabilité de la fusion en tant que méthode propre, en sécurité, et source d'énergie presque illimitée, nous pouvons laisser un héritage solide aux générations futures."

Dans un courriel, Gerald A. Navratil, professeur à l'Université Columbia, un chercheur de premier plan en énergie de fusion dont les travaux ont influencé la conception d'ITER, décrit l'étape de la construction comme un « événement important dans le développement de l'énergie de fusion pratique ».

ITER contiendra le plus grand tokamak du monde, un dispositif magnétique développé pour la première fois par des chercheurs soviétiques à la fin des années 1960, qui simule essentiellement la chaleur et la pression intenses à l'intérieur du four interne d'une étoile. Selon une explication sur le site Internet d'ITER, l'appareil utilise un courant électrique puissant pour décomposer l'hydrogène gazeux, enlever les électrons des noyaux pour former du plasma - un chaud, gaz chargé électriquement. Au fur et à mesure que les particules de plasma deviennent énergisées et entrent en collision, ils chauffent, atteignant finalement une température comprise entre 100 et 300 millions de degrés Celsius (environ 180 millions à 360 millions de degrés Fahrenheit). À ce moment, les noyaux d'hydrogène sont tellement énergisés qu'ils peuvent surmonter leur tendance naturelle à se repousser, afin qu'ils puissent fusionner pour former de l'hélium. Dans le processus, ils libèrent d'énormes quantités d'énergie.

Comme le détaille cet article de l'Association nucléaire mondiale, les tokamaks expérimentaux produisent de l'énergie depuis des décennies. Mais si loin, ils ont nécessité plus d'énergie pour fonctionner que la fusion n'en génère. Mais ITER espère surmonter cette limitation, en partie, avec une taille fine. L'article du New York Times de mars 2017 sur le projet décrit le tokamak comme mesurant 100 pieds (30,5 mètres) de haut et s'étendant sur 100 pieds supplémentaires de diamètre, et une description sur le site ITER dit qu'il pèsera plus de 25, 000 livres (23 tonnes métriques), avec un volume de 30, 000 pieds cubes (840 mètres cubes). C'est 10 fois la capacité de n'importe quel appareil précédent.

Plus grand est certainement mieux

Comme l'explique le site Internet d'ITER, un appareil plus gros avec plus de volume crée plus de potentiel pour les réactions de fusion, augmenter la production d'énergie et rendre l'appareil plus efficace. S'il fonctionne comme prévu lorsqu'il sera pleinement opérationnel en 2035, ITER utilisera 50 mégawatts de puissance absorbée pour générer 500 mégawatts d'énergie de fusion, sous forme de chaleur. Même si ITER n'utilisera pas cette énergie pour produire de l'électricité, il est destiné à ouvrir la voie aux futures générations de centrales à fusion qui le feraient.

Un réacteur en construction sur le site du sud de la France. BORIS HORVAT/Getty Images

"La conception de l'expérience ITER est basée sur une extrapolation prudente des performances de fusion à partir de nos dispositifs de fusion existants, " Navratil écrit dans son courrier électronique. " Il est certain que la taille et la force du champ magnétique d'ITER nous permettront d'atteindre son objectif de produire 500 mégawatts de puissance de fusion avec 50 mégawatts de puissance d'entrée dans le plasma. ITER étant une expérience produisant pour la première fois un plasma auto-échauffé fortement fusionné, nous utiliserons ces résultats pour confirmer notre compréhension de l'état de combustion du plasma, et pourrait découvrir de nouveaux phénomènes importants en physique des plasmas. Les informations que nous obtenons d'ITER serviront de base pour concevoir en toute confiance le cœur de la prochaine étape du développement de l'énergie de fusion, qui viserait à produire de l'électricité nette et préparerait le terrain pour le déploiement commercial de systèmes d'énergie de fusion. »

Avantages par rapport à l'énergie nucléaire

Selon un communiqué de presse d'ITER, les centrales à fusion seraient à terme comparables en termes de coût aux centrales nucléaires conventionnelles. Mais contrairement aux centrales électriques, les usines de fusion ne produiraient pas de déchets radioactifs, avec le problème coûteux de savoir quoi en faire. La fusion aurait également un gros avantage sur les combustibles fossiles, en ce sens qu'il ne pomperait pas des quantités massives de dioxyde de carbone et d'autres polluants dans l'atmosphère et ne contribuerait pas au changement climatique.

Et comme le note Navratil, La fusion pourrait également présenter certains avantages par rapport aux sources d'énergie renouvelables à faible émission de carbone.

« En cas de succès, les centrales à fusion basées sur les performances du plasma de fusion dans ITER fourniraient une source d'énergie électrique continue sans carbone sans les inconvénients des systèmes éoliens et solaires, qui ne produisent de l'électricité que pendant une partie de la journée et ont besoin de systèmes de stockage d'énergie ou de « secours » pour soutenir un réseau électrique stable, " explique Navratil. " Compte tenu des milliers de milliards de dollars impliqués dans l'infrastructure de notre système énergétique, la disponibilité d'une telle source d'énergie de fusion plus tard dans ce siècle sera un ajout très important à nos sources d'énergie électrique sans carbone. »

Maintenant c'est intéressant

Selon ITER, un volume d'hydrogène de la taille d'un ananas a le potentiel de générer autant d'énergie par fusion que 10, 000 tonnes métriques (22, 040 livres) de charbon.