Définition de la feuille de route internationale pour une centrale de démonstration à fusion

L’énergie de fusion existe depuis des milliards d’années dans le soleil, mais sa reproduction sur Terre de manière contrôlée et durable continue de poser des problèmes. Contrairement à la fission, qui consiste à scinder l’atome pour libérer de l’énergie, lors de la fusion, deux noyaux atomiques légers s’unissent pour former un noyau plus lourd tandis que de l’énergie est libérée. Trois conditions doivent être remplies dans une centrale de fusion nucléaire contrôlée :

• la température doit être très élevée (plus de dix fois plus qu’au centre du soleil), pour entraîner des collisions de haute énergie à très grande vitesse ;
• la densité des particules doit être assez élevée dans le plasma, où la réaction a lieu, pour augmenter la probabilité de collision ; et
• le temps de confinement du plasma doit être suffisamment long pour que les réactions de fusion puissent s’enchaîner.

Le concept de confinement le plus efficace à ce jour est celui du tokamak. Inventé dans les années 1950, ce dispositif en forme d’anneau permet de confiner le plasma à l’aide de puissants aimants. Grâce à cette installation, les conditions nécessaires à la fusion – la densité de plasma et la température requises – sont aujourd’hui réunies pour produire une puissance de fusion. Cette vidéo montre l’exploitation d’un réacteur de fusion reposant sur le concept du tokamak.

Pour produire une quantité d’énergie nette, il faut que le confinement, qui est un indicateur de la capacité du champ magnétique à conserver l’énergie du plasma, soit encore meilleur. Pour cela, un tokamak plus grand, comme l’ITER, est nécessaire. Un réacteur de type DEMO permettra ensuite de résoudre les difficultés technologiques liées à l’alimentation du réseau électrique par la puissance de fusion. Certains pays étudient des moyens d’y parvenir, et l’AIEA fournit une plateforme destinée à la mise en commun et à l’échange d’informations afin de faciliter la recherche et le développement de la technologie.

La Chine a accompli des progrès considérables dans l’étude d’un réacteur de fusion expérimental appelé China Fusion Engineering Test Reactor (CFETR), qui comblerait les lacunes de l’ITER et de la DEMO. La construction du CFETR pourrait commencer vers 2020 et être suivie de la construction d’une DEMO dans les années 2030.

En complément à l’ITER, l’Union européenne et le Japon construisent ensemble un puissant tokamak appelé JT-60SA, à Naka (Japon), dans le cadre d’un partenariat privilégié baptisé Approche élargie. Outre la construction du JT-60SA, le programme commun comprend deux autres projets : des activités de validation technique et d’étude de projet pour le Centre international d’irradiation des matériaux de fusion (IFMIF/EVEDA) et le Centre international de recherche sur l’énergie de fusion (IFERC). Grâce à une approche bien intégrée, ce partenariat fournit un appui à l’ITER et à la préparation des plans techniques et de la construction d’une DEMO.

L’Inde a annoncé qu’elle prévoyait de commencer à construire un dispositif appelé SST-2 pour mettre au point les composants d’une DEMO vers 2027, puis démarrer la construction d’une DEMO en 2037.

La Corée du Sud a lancé en 2012 l’étude de conception d’une K-DEMO, prévoyant sa construction d’ici 2037 et la production potentielle d’électricité dès 2050. Au cours de la première phase de la K-DEMO (2037-2050), les composants seront élaborés et testés, puis utilisés dans la deuxième phase, après 2050, aux fins de la démonstration de la production nette d’électricité.

La Russie prévoit de mettre au point un réacteur hybride fusion/fission, soit une DEMO dotée d’une source de neutrons de fusion (DEMO-FNS), qui récupérerait les neutrons générés par la fusion pour transformer l’uranium en combustible nucléaire et détruire les déchets radioactifs. La DEMO-FNS devrait être construite d’ici 2023, dans le cadre de la stratégie russe de mise en place accélérée d’une centrale à fusion d’ici 2050.

Les États-Unis d’Amérique envisagent une étape intermédiaire : une installation nucléaire destinée à la fusion (Fusion Nuclear Science Facility – FNSF) servant à mettre au point et à tester des matériaux de fusion ainsi que les composants d’un réacteur de type DEMO. D’après les plans, l’exploitation devrait débuter après 2030, et la construction d’une DEMO après 2050.

Les principales conclusions et observations faites durant la série d’ateliers menés au titre du programme DEMO peuvent être consultées ici.