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[Reportage] Dernière ligne droite avant l'arrivée du réacteur d'Iter

[Reportage] Dernière ligne droite avant l'arrivée du réacteur d'Iter

En cours de finalisation, le bâtiment tokamak d'Iter (au fond) se dotera bientôt d'une coiffe métallique atteignant la hauteur de l'imposant bâtiment d'assemblage.

© Xavier Boivinet

En mars 2020, les premiers éléments du réacteur d’Iter devraient être mis en place. Une étape importante pour ce projet expérimental visant à produire de l’énergie à partir des réactions qui se produisent au cœur du soleil : la fusion nucléaire entre le deutérium et le tritium. Visite au cœur du chantier final avant l’assemblage de la machine.

Impossible de pénétrer dans l’enceinte de protection biologique. Les portes resteront closes. De l’autre côté du mur circulaire de 3,2 mètres d’épaisseur, les ouvriers sablent les parois internes avant de les peindre. Il s’agit de préparer l’arrivée, dans un an, des premiers éléments de la machine Iter. En effet, le 31 mars 2020, s'insérera ici la base du cryostat, c'est à dire l’enveloppe qui entourera la chambre à vide et les aimants du tokamak. Cette installation torique sera le siège d’une expérience unique au monde. Les scientifiques tenteront de montrer que la fusion nucléaire peut produire dix fois plus d’énergie qu’elle n’en consomme pendant une durée relativement longue : 500 MW produits pour 50 MW consommés sur environ 10 minutes.

Sorti de terre à Cadarache (Bouches-du-Rhône), le bunker destiné à accueillir l’expérience est presque terminé : « Il reste à finaliser le toit en béton avant d'ériger l'architecture en acier pour fermer la boîte », lâche Romaric Darbour, adjoint au directeur de programme bâtiments de Fusion for energy (F4E), l’organe de l’Union européenne responsable de sa contribution à ce projet international. Le bâtiment atteindra alors la taille de son voisin qui, lui, est dédié à l’assemblage des composants.


Un mur de 3,2 m d'épaisseur entour l'enceinte où sera installé le réacteur.

Mais il ne s'agit que de la partie émergée du bâtiment tokamak. L’escalier en colimaçon mène droit dans les entrailles du monstre, à 20 mètres sous terre. Dans l’obscurité, la lumière artificielle éclaire des murs tapis de tâches rectangulaires jaunâtres. Appelées « platines », ces plaques en acier, ancrées dans le béton par 4 à 9 tiges métalliques, permettront de souder les équipements aux murs. « Cela évite de percer, résume M. Darbour. Si vous faites un trou, vous devez justifier qu’il n'impacte pas la stabilité de la structure. » D’où la nécessité d’anticiper la place du moindre équipement lors de la phase de conception. « C’est un procédé que nous avons utilisé sur d’autres installations nucléaires, comme celle de Flamanville », précise Hubert Labourdette, vice-président des opérations stratégiques chez Assystem qui supervise la construction des bâtiments.

Retour à la lumière du jour. Du haut de ses 60 mètres, la cathédrale d’acier où seront assemblées les pièces de la machine trône en haut de la colline. A l’intérieur, les ponts roulants ont pris place pour transporter jusqu’à 1500 tonnes et le système de sous-assemblage et ses tours d’acier de 22 mètres se sont installés. L’outil est si haut qu’il faut reculer pour en comprendre le fonctionnement. En se refermant comme un livre, il assemblera les éléments de la chambre à vide du tokamak avec les bobines de champ toroïdal. Le tout avec une précision inférieure au millimètre, précise M. Darbour : « Cela nécessite des mesures de grande précision des pièces, mais surtout la maîtrise de la température dans la salle. Car sur des composants de 17 mètres de haut, quelques degrés d'écart peuvent entraîner des dilatations ou des contractions. » D’où le circuit de tuyaux qui recouvrent les murs pour réguler la température.

Dix fois plus chaud que le cœur du soleil

A l’intérieur du tokamak, les scientifiques tenteront de réaliser les réactions qui se produisent au cœur du soleil : la fusion nucléaire entre deux isotopes de l’hydrogène que sont le deutérium et le tritium. En raison de la pression importante qui règne au cœur de notre étoile, la réaction de fusion s’y produit à une température de « seulement » 15 millions de degrés Celsius. Sur Terre, la pression étant moindre, la température doit être portée à 150 millions de degrés Celsius pour que le mélange s’ionise et que les noyaux fusionnent pour produire de l’hélium et des neutrons. Ceux-ci frapperont alors la paroi du réacteur et produiront de la chaleur pouvant être convertie en énergie.


Les bobines de champ poloïdal PF2 et PF5 en cours d'assemblage dans le bâtiment B55.

Le gaz ionisé (ou plasma) sera confiné à l’intérieur du réacteur grâce à un champ magnétique créé par plusieurs types d’aimants : un solénoïde central, 18 bobines de champ toroïdal, et 6 bobines de champ poloïdal (PF). Depuis 2016, ces dernières sont fabriquées sur site, dans le bâtiment B55. Légèrement en hauteur depuis la mezzanine, le regard se perd à l’intérieur de ce hangar long comme deux terrains de football. Sur 257 mètres, les étapes d’une chaîne de production hors-norme se succèdent : bobinage, isolation, imprégnation, test cryogénique. Sur les cinq bobines PF que doit fournir l’Europe, quatre seront construites ici (PF2, PF3, PF4, PF5). « Pour aller plus vite, nous avons décidé de faire fabriquer la cinquième (PF6) en Chine », déclare Carlo Sborchia, responsable technique de ladite bobine pour F4E. Une sixième sera fournie par la Russie (PF1). « Parce qu’elles sont situées au fond du tokamak, les deux premières bobines seront livrées à Iter l’an prochain », poursuit-il. Il s’agit de PF5 et PF6.

Avec l’installation des premiers éléments du réacteur, l’année 2020 marquera un jalon important pour le projet né en 1985. Le calendrier fixe aujourd’hui la date de production du premier plasma à 2025, et l’atteinte du point de fonctionnement nominal à 2035. Si l’expérience est concluante, l’industrialisation du procédé n’est pas attendue avant la fin du siècle. Une échelle de temps vertigineuse pour un projet hors-norme.

 


Pour refroidir les aimants supraconducteurs et faire le vide dans le réacteur, trois groupes froids produiront de l'hélium liquide à -268,9 °C.


En bout de chaîne d'assemblage, les bobines PF sont testées à -196°C dans des cryostats.


Le sous-sol du bâtiment de diagnostic est prêt à accueillir les équipements de pilotage de la fusion.

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