Un record mondial pour l'énergie de fusion
1 337 secondes : c’est le temps durant lequel le tokamak West, opéré sur le centre CEA de Cadarache, a maintenu un plasma le 12 février.
Un résultat qui améliore de 25 % le précédent record de durée, obtenu par le tokamak chinois East il y a quelques semaines.
Atteindre une telle durée est un jalon essentiel pour des machines comme Iter, qui devront maintenir des plasmas de fusion pendant plusieurs minutes. Il faut en effet maîtriser le plasma, instable par nature, et s’assurer que les composants placés face à lui sont capables de supporter ses rayonnements, sans dysfonctionner ni le polluer.
Inspection des composants face au plasma en tungstène dans le tokamak West du CEA. © C. Roux/CEA
Ce sont deux des objectifs que se fixent les chercheurs du CEA et qui expliquent le record actuel.
Dans les prochains mois, l’équipe de West compte prolonger ses efforts, en atteignant de très longues durées de plasma, de l’ordre de plusieurs heures cumulées, mais aussi en chauffant ce plasma à encore plus haute température pour se rapprocher au mieux des conditions attendues dans les plasmas de fusion.
Le plasma a atteint la température de 50 millions de degrés.
© CEA
West est une installation du CEA, qui bénéficie de décennies d’expérience de l’organisme dans l’utilisation de tokamaks pour étudier les plasmas. Elle accueille des chercheurs du monde entier, qui exploitent ses caractéristiques indispensables à l’obtention de plasmas de longue durée, notamment ses bobines supraconductrices et ses composants refroidis activement.
West fait partie d’un effort international aux côtés d’autres d’expériences majeures auxquelles les chercheurs du CEA participent fortement comme JET, le tokamak européen situé au Royaume-Uni (arrêté fin 2023) qui détient le record d’énergie de fusion, JT-60SA au Japon, East en Chine et KSTAR en Corée du Sud, sans compter la machine-phare qu’est Iter.
« WEST a franchi une étape technologique importante en maintenant un plasma d'hydrogène pendant plus de vingt minutes grâce à l'injection de 2 MW de puissance de chauffage. Les expériences vont se poursuivre en augmentant cette puissance. Cet excellent résultat permet à WEST et à la communauté française de se positionner au premier plan pour préparer l’exploitation d’ITER. », commente Anne-Isabelle Etienvre, Directrice de la recherche fondamentale au CEA.
Vue du tokamak WEST du CEA prise dans le hall tore. © L. Godart/CEA
À quoi sert la fusion ?
La fusion nucléaire est une technologie dont le défi majeur est de maintenir le plasma, naturellement instable. Elle consomme encore moins de matière et de combustible que la fission déjà extrêmement concentrée, et ne produit pas de déchets radioactifs à vie longue.
Parmi les voies technologiques, la plus avancée pour générer de l’énergie est la fusion par confinement magnétique , où le plasma est confiné dans un tore grâce à un champ magnétique intense et chauffé jusqu’à obtenir la fusion de noyaux d’hydrogène. La fusion par confinement a déjà démontré sur JET une production de puissance fusion de l’ordre de 15 MW pendant plusieurs secondes.
La France, qui accueille West et Iter, est bien placée pour accueillir la première centrale fusion prototype. En effet, la fusion est une source d’énergie qui met en jeu des réactions nucléaires, avec de nombreuses complémentarités possibles avec l’énergie de fission et ses technologies relatives aux neutrons et aux matériaux, qui sont maîtrisées.
Pour autant, compte-tenu des infrastructures nécessaires pour produire cette énergie à grande échelle, il est peu probable que les technologies de fusion contribuent significativement à l’atteinte du net 0 d’émissions de CO2 en 2050. Il faudra pour cela lever plusieurs verrous technologiques, mais aussi démontrer la faisabilité économique d’une telle production d’électricité.