Un atelier de l’AIEA organisé à Moscou (Russie) au début de ce mois a porté sur la conception d’une nouvelle centrale de démonstration à fusion (DEMO). Des chercheurs élaborent actuellement différents modèles de DEMO pour montrer que l’énergie de fusion peut être utilisée pour produire de l’électricité de manière sûre, constante et fiable.
L’objectif de la recherche sur la fusion est de maîtriser la puissance générée par la fusion de noyaux légers, un processus comparable à la production d’énergie stellaire. On espère ainsi produire une énergie abondante, sûre et sans carbone. La centrale de démonstration est une étape importante entre l’ITER, gigantesque projet international de recherche et d’ingénierie sur la fusion nucléaire, actuellement l’expérience sur la fusion la plus importante au monde, et une centrale pilote à fusion. Le réacteur ITER n’est pas conçu pour produire de l’électricité, mais il sera le premier dispositif à produire une quantité nette d’énergie de fusion : 50 MW de puissance de chauffage génèreront 500 MW d’énergie thermique de fusion. Une centrale pilote à fusion devrait permettre de passer véritablement à la production d’électricité commerciale à grande échelle.
« La coordination et la collaboration internationales sont indispensables pour mettre au point les technologies scientifiques et techniques nécessaires à la construction d’une DEMO », déclare Elizabeth Surrey, responsable de la technologie à l’autorité britannique de l’énergie atomique et présidente de l’atelier. « L’atelier du programme DEMO de l’AIEA ouvre la voie à l’élaboration d’une feuille de route commune pour la conversion d’énergie de fusion en électricité. »
Quelque 60 experts de 14 pays, l’organisation Fusion for Energy de l’Union européenne et l’organisation internationale ITER ont participé à l’atelier. Ils ont également visité l’Institut Kourtchatov, où fut construit en 1958 le tokamak T-1, premier dispositif destiné à une expérience sur la fusion.
La conception d’une DEMO suscite de nombreuses difficultés pour lesquelles les solutions fournies par l’ITER ne suffisent pas. Le réacteur ITER, qui devrait être opérationnel en 2025, déclenchera des réactions de fusion contrôlées à impulsions longues de quelques centaines de secondes seulement.
La DEMO devrait être conçue pour fonctionner en continu ou presque. Dans une DEMO, le confinement doit permettre de maintenir le plasma en place tout en conservant sa densité même à des températures plus élevées que dans l’ITER. Une autre difficulté de taille sera d’éviter des disruptions du plasma et de le garder stable pendant de longues périodes.
« La présence d’éminents spécialistes internationaux de la fusion et l’attention portée à la stabilité du plasma, à la science des matériaux et à l’incidence des conditions d’exploitation font que l’atelier de cet année est encore extrêmement utile », ajoute Elizabeth Surrey.
Il n’y a pas de définition ni de conception unique d’une centrale DEMO : différents groupes de chercheurs suivent des voies distinctes. Il y a cependant des constantes : une DEMO devrait être un réacteur tokamak alimenté au deutérium et au tritium et plus perfectionné que l’ITER.
Dans un tokamak, le combustible est chauffé à plus de cent millions de degrés. Il en résulte un plasma ou les électrons et les ions circulent librement. Dans ces conditions extrêmes, les noyaux atomiques chargés positivement fusionnent et libèrent de l’énergie. Ces noyaux confinés par le champ magnétique du tokamak maintiennent la température du plasma tandis que les neutrons emportent 80 % de l’énergie. Ces neutrons chargés d’énergie sont absorbés par les parois du réacteur et leur énergie peut alors servir à produire de l’électricité.
Ces ateliers organisés tous les deux ans par l’AIEA permettent d’examiner les principales difficultés scientifiques et techniques de la conception d’une DEMO ainsi que les programmes, tâches et diverses mesures possibles. Chaque pays peut avoir ses priorités de recherche et les ateliers visent à ce que l’action de chacun profite à tous et à faciliter la collaboration internationale.
Toutes les informations sur le 6e atelier du programme DEMO de l’AIEA, ainsi que les présentations, sont disponibles ici (en anglais).
