1337 secondes, soit plus de 22 minutes. C’est le temps durant lequel le tokamak West, opéré par le Commissariat à l’énergie atomique (CEA) sur son centre de Cadarache (Bouches-du-Rhône), a maintenu un plasma à une température stationnaire de 50 millions de degrés Celsius le 12 février dernier. «Ce résultat améliore de 25 % le précédent record de durée, obtenu par le tokamak chinois East il y a quelques semaines», s’est félicité Anne-Isabelle Etienvre, directrice de la recherche fondamentale au CEA, dans une vidéo publiée mercredi 18 février par l’institut de recherche.
Pour rappel, la fusion nucléaire est un processus où des noyaux atomiques légers se combinent pour former un noyau plus lourd. Ils libèrent alors une énorme quantité d'énergie semblable à celle du soleil. Pour que cette fusion se produise, les atomes doivent atteindre des températures extrêmement élevées. Ils forment ainsi un plasma, un gaz ionisé ultra-chaud.
Le record du tokamak West est un symbole, mais ce n’est pas forcément le plus important à retenir dans cette annonce. «On ne peut pas dire qu’on est en avance sur [le programme chinois]», reconnaît Jérôme Bucalossi, directeur de l'Institut de recherche sur la fusion par confinement magnétique du CEA. Car dans les deux cas, le seuil des 1000 secondes a été franchi, le tokamak chinois East ayant maintenu le plasma à plusieurs millions de degrés pendant 1066 secondes. «Dépasser les 1000 secondes était notre objectif, car c’est une durée qui nous permet de simuler un temps d’exposition proche de celui d’une machine qui fonctionnerait 24h/24h, avec des cycles de production de l’énergie et des temps de pause et de redémarrage», explique Jérôme Bucalossi.
Démontrer la maîtrise du plasma
En maintenant le plasma à plusieurs millions de degrés Celsius pendant plus de 1000 secondes, l’expérience menée sur le tokamak West démontre que le plasma est maîtrisé dans des conditions de fusion proche de celle d’Iter, le titanesque réacteur thermonucléaire expérimental en cours de construction à Cadarache. «Dans cette expérience, on cherche à regarder la stabilité du plasma, mais aussi la maîtrise de la chaleur qu’il dégage : on veut s’assurer que la paroi et ses composants conservent leur intégrité malgré les flux de chaleur dégagés, qu’on arrive à maintenir des conditions acceptables dans la zone qui est en interaction avec le plasma», détaille Jérôme Bucalossi.
Autrement dit, ce record vient confirmer différents choix, notamment celui de l’utilisation du tungstène comme matériau pour la paroi de confinement du plasma. Mais aussi les systèmes de pompage de chaleur, les algorithmes de contrôle... Des choix qui permettent de préparer Iter. Car pour rappel, les tokamaks East et West sont deux machines supraconductrices expérimentales, dont l’objectif est de tester à plus petite échelle les conditions de fusion nucléaire telles qu’elles seront déployées au sein du projet international. «Les tokamaks East et West sont un miroir.Nous sommescomplémentaires et nous collaborons régulièrement ensemble», souligne ainsi Jérôme Bucalossi.
Après la durée, objectif puissance
Maintenant que le seuil des 1000 secondes a été franchi, qui est la durée de référence que cherchera aussi à atteindre Iter, deux objectifs s’ouvrent aux équipes du CEA de Cadarache. D’abord poursuivre le travail autour de la maîtrise de l’enceinte du plasma. «Nous allons chercher à mettre le plasma en fusion plusieurs fois par jour pour accumuler des heures d’expérience sur les composants et tester leur résistance et leur durée de vie», confie le directeur de l'Institut de recherche sur la fusion par confinement magnétique du CEA.
Ensuite et surtout, s’attaquer au deuxième défi d’un plasma en fusion, à savoir sa puissance. «L’enjeu désormais est d’arriver à des niveaux de puissance qui seront ceux d’une centrale de fusion nucléaire, fait valoir Jérôme Bucalossi. Dans le record du 12 février, nous avons injecté une puissance de 2 mégawatts pour chauffer le plasma, c’est ce qu’on va désormais chercher à augmenter pour atteindre progressivement les 10 mégawatts.» Ce sera aussi très certainement l’objectif des scientifiques qui travaillent sur le tokamak chinois East. Un nouveau défi entre collaboration et compétition symbolique.
