L’un des plus grands défis de l’humanité dans sa quête pour un avenir énergétique durable réside dans la maîtrise de la fusion nucléaire. Ce processus, qui alimente les étoiles comme notre Soleil, pourrait offrir une source d’énergie propre, quasiment illimitée et sans les dangers associés à l’énergie nucléaire traditionnelle. Mais comment répliquer ce phénomène sur Terre ? La réponse se trouve dans un projet titanesque, ITER (Réacteur Thermonucléaire Expérimental International), et dans un élément clé de ce projet : un solénoïde supraconducteur capable de soulever un porte-avions.

La fusion nucléaire : le Graal de l’énergie propre

La fusion nucléaire est un processus dans lequel deux noyaux atomiques légers, comme ceux de l’hydrogène, se combinent pour former un noyau plus lourd, libérant une énorme quantité d’énergie. C’est la réaction qui se produit dans le cœur des étoiles. Mais sur Terre, reproduire ce processus est un défi de taille : il faut recréer des températures et des pressions extrêmes pour que ces noyaux fusionnent.

Cela nécessite des conditions particulières, notamment un confinement du plasma (un gaz ionisé à des températures de millions de degrés) à l’aide de puissants champs magnétiques. C’est là qu’intervient ITER, le projet phare qui pourrait bien marquer un tournant dans la production d’énergie propre.

Notez qu’ITER est un projet international impliquant 35 pays, dont l’Union Européenne, la Russie, la Chine, les États-Unis, l’Inde et le Japon. Son objectif n’est pas de produire de l’électricité immédiatement, mais plutôt de démontrer que la fusion nucléaire est une source d’énergie viable.

En théorie, l’installation devrait produire 500 mégawatts d’énergie en injectant seulement 50 mégawatts dans le réacteur. Si cette démonstration est réussie, ITER pourrait alors devenir un prototype de ce que sera la fusion nucléaire à grande échelle, capable de produire de l’énergie de manière propre et presque illimitée. Cela pourrait révolutionner le secteur énergétique mondial.

L’expérience mondiale de fusion nucléaire

ITER est un réacteur en forme de beignet, ou tokamak, destiné à maintenir et contrôler un plasma brûlant à des températures plusieurs fois plus élevées que celles du cœur du Soleil, soit plus de 150 millions de degrés Celsius. Pour y parvenir, il faut utiliser des champs magnétiques créés par des aimants supraconducteurs extrêmement puissants. Et l’un de ces aimants, le solénoïde central, est une véritable prouesse technologique.

Ce solénoïde, terminé récemment, est le plus puissant jamais construit. Il est capable de soulever un porte-avions, une démonstration impressionnante de sa force magnétique. Ce composant constitue le cœur électromagnétique du réacteur ITER et est conçu pour générer un champ magnétique intense, permettant de maintenir le plasma dans une configuration stable à l’intérieur du tokamak. Ce champ sera essentiel pour créer les conditions nécessaires à la fusion nucléaire.

Notez que le solénoïde central fait partie d’un ensemble d’aimants supraconducteurs qui incluent également six autres aimants à champ poloïdal, formant un ensemble magnétique de 3 000 tonnes. Tous ces composants sont refroidis à -269°C, une température proche du zéro absolu, afin de permettre leur fonctionnement supraconducteur.

Lors de sa fabrication, les ingénieurs ont dû surmonter de nombreux défis liés à la taille colossale du composant, à son poids (plusieurs centaines de tonnes) et aux contraintes thermiques auxquelles il sera soumis dans son fonctionnement. Son assemblage final a été un moment clé du projet, témoignant des progrès réalisés par l’équipe scientifique et technique.

Installation du premier aimant supraconducteur, bobine de champ poloïdal n° 6. Photo : ITER

Prochaines étapes : une phase d’essais cruciaux

Bien que la construction du solénoïde central ait été un événement marquant, la route vers la mise en fonctionnement d’ITER est encore semée d’embûches. À présent que cet aimant géant est en place, la prochaine grande étape consistera à tester l’ensemble du système de confinement magnétique, et à vérifier que le solénoïde, ainsi que les autres aimants, fonctionnent comme prévu.

Les premières étapes de l’exploitation du réacteur seront axées sur la mise en place de conditions contrôlées dans le tokamak. Cela implique de tester le champ magnétique généré par les aimants et de vérifier que le plasma peut être maintenu stable dans la chambre à vide, à des températures de plusieurs millions de degrés. Ce processus se fera progressivement, par étapes, en augmentant lentement la puissance et la durée de fonctionnement.

Une fois ces tests réussis, ITER pourra entamer des essais plus ambitieux, visant à injecter de plus en plus d’énergie dans le réacteur, jusqu’à ce que la fusion nucléaire elle-même soit atteinte. L’objectif ultime est de démontrer que le réacteur peut produire un retour d’énergie net : c’est-à-dire que la quantité d’énergie générée par la fusion est supérieure à l’énergie consommée pour maintenir la réaction.