Depuis sa construction dans les années 1980, le tokamak [1] Tore Supra n’a cessé d’évoluer afin d’améliorer les performances du plasma, jusqu’à obtenir un record mondial avec un plasma stationnaire pendant plus de six minutes pour une puissance extraite de 1 gigajoule (GJ). Le projet West– pour Tungsten (W) Environment in Steady-state Tokamak - vise à transformer Tore Supra en banc d’essai pour Iter [2], plus précisément, à tester un « divertor » utilisant la technologie d’Iter. Situé sur le plancher de la chambre à vide, le divertor est un composant fondamental parce qu’il reçoit l’essentiel des flux de chaleur et de particules provenant du plasma central. Il a pour fonction d’extraire les « cendres » (l’hélium) et une partie de la chaleur produites par la réaction de fusion, tout en minimisant la contamination du plasma par les autres impuretés.
Ce que West permet de faire
- minimiser les risques (coûts et délais) liés à l’industrialisation des composants haute technologie du divertor d’Iter. Des prototypes réalisés par les fournisseurs sélectionnés pour la fabrication du divertor d’Iter sont déjà installés, des préséries industrielles sont en préparation ;
- acquérir des premiers résultats expérimentaux sur le fonctionnement de ce divertor et de préparer les équipes à son exploitation scientifique dans Iter ;
- tester de manière accélérée la tenue et le vieillissement de ce composant face au plasma lors de décharges de longues durées.
Les défis de la maîtrise du plasma
Le plasma est un quatrième état de la matière au-delà de la forme gazeuse, obtenu en chauffant un gaz à plusieurs millions de degrés. On peut comparer le plasma à une « soupe » où noyaux et électrons ne sont plus liés et circulent librement. Lorsque deux noyaux « légers » se percutent à grande vitesse, ils peuvent fusionner, créant un noyau plus lourd : c’est la fusion nucléaire. Les quantités d’énergie libérées sont alors très importantes, ce qui pousse les scientifiques à chercher le moyen d’exploiter cette réaction comme une nouvelle source d’énergie durable, mais il faut pour cela être capable de créer, maintenir et contrôler ces plasmas.
Interieur de l'enceinte du tokamak West (ex. Tore Supra) © CEA
[1] Tokamak : À la fin des années 1960, la communauté scientifique – à commencer par les scientifiques russes, qui furent précurseurs – est parvenue à développer une machine capable de contenir le plasma dans une enceinte fermée, en forme d'anneau (ou « tore »), et à le chauffer pendant une fraction de seconde : le tokamak. Les particules qui y sont injectées subissent des champs magnétiques si intenses qu’elles restent maintenues dans la partie centrale de l’anneau, sans contact avec les parois. Leur chauffage est assuré par différents moyens : l’injection de particules énergétiques et le chauffage par ondes.
[2] International Thermonuclear Experimental Reactor