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Ce que l’Europe et le Japon viennent de réaliser dans le domaine de la fusion nucléaire est décisif pour l’avenir de l’énergie

Le réacteur de fusion expérimental TJ-60SA vient de générer avec succès son premier plasma. Cette machine vise à fournir des connaissances précieuses pour la réussite d'ITER.

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Le réacteur expérimental de fusion nucléaire JT-60SA est une étape essentielle sur la route d’ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), l’énorme réacteur de fusion construit par un consortium international dirigé par l’Europe à Cadarache, en France. Comme ce dernier, le JT-60SA est un réacteur de fusion par confinement magnétique de type tokamak, mais il ne se trouve pas en Europe, mais à Naka, une petite ville située non loin de Tokyo, au Japon.

Sa construction a débuté en janvier 2013, mais il n’est pas parti de rien ; il a pris comme point de départ le réacteur JT-60, son précurseur, une machine qui est entrée en service en 1985 et qui, pendant plus de trois décennies, a franchi des étapes très importantes dans le domaine de l’énergie de fusion. L’assemblage du JT-60SA a été achevé au début de l’année 2020, et l’intention des scientifiques impliqués dans sa mise en service était de commencer les essais plasma dès que possible.

Remarque importante : l’Europe et le Japon travaillent main dans la main au développement et à l’exploitation du réacteur JT-60SA. Il s’agit d’un projet commun dont l’objectif ultime est de réaliser des expériences capables de fournir des connaissances précieuses pour la réussite d’ITER. C’est précisément l’importance de la machine de Naka. Heureusement, jusqu’à présent, cette collaboration se déroule comme prévu. En témoigne la nouvelle étape franchie par les techniciens européens et japonais.

Le premier essai de plasma sur le réacteur JT-60SA a été couronné de succès, ouvrant la voie à la première phase d’expérimentation.

Au cours des derniers mois, le réacteur expérimental JT-60SA nous a offert un certain nombre de joies. La dernière en date, et sans doute la plus importante, est intervenue au début du mois d’août. Les ingénieurs qui travaillent au développement de cette machine ont réussi à refroidir le moteur magnétique du réacteur. Cela n’a pas été facile, car les températures à atteindre pour que les aimants et le solénoïde central des réacteurs de fusion atteignent la supraconductivité sont extrêmement basses.

Si l’on s’en tient au réacteur JT-60SA, la température de fonctionnement des bobines est de 5,15 kelvins (-268 ºC), celle du solénoïde central de 17,15 kelvins (-256 ºC) et enfin celle des 18 bobines de champ toroïdal et des 6 bobines de stabilisation de 9,15 kelvins (-264 ºC). La prochaine étape à franchir était également très importante puisqu’il s’agissait de démarrer le réacteur pour effectuer le premier test de plasma. Ce test crucial a été réalisé il y a quelques jours par les ingénieurs qui exploitent le réacteur et, heureusement, il a été couronné de succès. Au cours des prochaines semaines, ils continueront à étudier les résultats obtenus et à effectuer d’autres tests, mais ce premier essai s’est déroulé sans problème. En tout état de cause, ils publieront leur analyse finale le 1er décembre.

Cette étape ouvre grand la porte à la première phase d’expérimentation du réacteur JT-60SA, qui vise à démontrer que les aimants supraconducteurs chargés de confiner le plasma à très haute température se comportent de manière stable lorsqu’ils sont alimentés par un courant très élevé. Au cours de cette phase, les chercheurs effectueront également d’autres contrôles fondamentaux, notamment en surveillant la forme du plasma et en analysant les impuretés qui s’accumulent dans le cœur du réacteur.

D’une manière générale, la prochaine phase vise à étudier le comportement du plasma, ce qui sera très important pour déterminer si les stratégies de stabilisation qui seront mises en œuvre dans le cadre d’ITER sont appropriées. Lorsqu’il sera pleinement opérationnel, le réacteur JT-60SA pourra entretenir un plasma de noyaux de deutérium pendant une période de 100 s en utilisant un courant maximal de 5,5 MA. ITER sera plus grand que JT-60SA, ce qui, en théorie, lui permettra de réduire la perte d’énergie dans le cœur du réacteur et de contribuer à la stabilisation du plasma.

La cinquième phase expérimentale vise à atténuer les risques potentiels liés à l’exploitation d’ITER.

La troisième phase expérimentale du réacteur de fusion Naka tentera de recréer des conditions de fonctionnement aussi proches que possible de celles d’ITER afin de prédire avec précision le comportement du plasma dans le réacteur expérimental de Cadarache (France). Cette phase est similaire à la précédente, mais les chercheurs surveilleront désormais des paramètres très spécifiques qui conditionnent le comportement du plasma, tels que sa rotation intrinsèque ou les effets de l’énergie des particules sur la stabilisation et le confinement du plasma.

La quatrième phase d’expérimentation du réacteur JT-60SA vise, d’une manière générale, à trouver les paramètres de fonctionnement idéaux pour optimiser le comportement du plasma en temps réel, minimiser la perte d’énergie et résoudre le transport des impuretés avec des garanties. Enfin, la cinquième phase vise à atténuer les risques potentiels liés à l’exploitation d’ITER. Si tout se passe comme prévu, EUROfusion commencera les essais à faible puissance avec de l’hydrogène et de l’hélium dans ce dernier réacteur expérimental en 2028, et les essais à forte puissance en 2032. Le réacteur JT-60SA sera un allié précieux sans lequel ITER aurait certainement beaucoup plus de difficultés.

Plus d’informations : Fusion for Energy

Image de la couverture : © F4E/QST.

Pascal Dalibard
Pascal Dalibardhttps://appel-aura-ecologie.fr
Pascal est un passionné de technologie qui s'intéresse de près aux dernières innovations dans le domaine de la téléphonie mobile et des gadgets. Il est convaincu que la technologie peut changer le monde de manière positive, mais il est également soucieux de l'impact environnemental de ces produits.

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