Fusion nucléaire : nouvelle expérience réussie en Chine

La fusion nucléaire, la même réaction que celle au cœur du Soleil, est sur Terre encore expérimentale. Elle se réalise dans un réacteur différent de ceux à fission : un tokamak. Les tokamak sont pour le moment encore expérimentaux. La Chine en a trois, appelés EAST, il en existe un en construction en france, appelé ITER, d’autres dans le monde comme aux États‑Unis ou en Corée du Sud.

En france au moins, le projet de tokamak est l’objet de beaucoup de critiques, alors peut‑être cette réussite en Chine fera‑t‑elle prendre plus au sérieux la recherche dans cette direction.

Récemment, le réacteur Chinois a atteint une température de 70 millions de degrés (*) pendant 7 minutes et 36 secondes. Maintenir la réaction assez longtemps, c’est la question à résoudre pour que cette réaction puisse être utilisée pour produire de l’énergie.

En france le projet ITER est souvent critiqué, il dispose d’un budget de 20 millards d’€. Le projet Chinois dispose d’un budget d’un peu moins de 1 000 milliards d’€, soit presque 50 fois plus.

Voir : La Chine bat un record de température avec son « soleil artificiel » (20minutes.fr), 15 Janvier 2022.

(*) La température au cœur du Soleil est de 15 millions de degrés et 1 million de degrés dans sa couronne.

Il manque une information pour se faire une idée de la pertinence de l’expérience : ont‑ils réussi ou pas, à produire plus d’énergie qu’il n’en a fallut pour chauffer le plasma.

Le chantier d’ITER, avec beaucoup de détails techniques :

ITER et la fusion : visite du chantier du plus gros tokamak du monde — Monsieur Bidouille — 2021

Même si les réacteurs à fusion ne sont pas alimentés en matériaux radioactifs, ils en produisent. Mais ils en produisent beaucoup moins pour l’énergie produite et ils ont une période plus courte. C’est le bombardement de neutrons sur les matériaux du réacteur, qui fait apparaître cette matière radioactive, d’une part, et d’autre part, le tritium (produit dans le réacteur, dans le cas d’ITER), un des constituants du mélange choisi pour le plasma, est radioactif ; mais avec une période de 13 ans, il est bien moins problématique que les résidus des centrales à fission.

Le premier allumage d’ITER, est prévu pour 2025 (à moins que ce ne soit reporté pour cause d’imprévu). Il s’agira à ce moment là, seulement de créer un plasma dans la chambre du réacteur, pas encore d’aller jusqu’à la fusion du gaz diffus (environ 1 g pour 840 m³) mais à pression très élevée, contenu dans le réacteur.

Le premier essai de pré‑fusion (aller presque jusqu’à la fusion mais sans encore y aller) est prévu pour 2028.

Les éléments nécessaires à tout le cycle de fonctionnement, seront installés vers 2030, puis l’ensemble sera opérationnel pour 2035, sauf imprévu.

À noter : ITER est un réacteur expérimental, il n’est pas prévu pour produire de l’énergie. Son but est de vérifier et corriger les techniques, dans lesquelles plusieurs pays sont impliqués. Seulement ensuite, des réacteurs à fusion seront construits, dans un avenir indéterminé, dans tous les pays participants.

La vidéo plus bas, est plus sur la fusion dans un plasma, en elle‑même. Elle explique pourquoi il faut une température encore plus élevée que dans le Soleil. En résumé, c’est parce que le réacteur est bien plus petit que le Soleil et que alors pour avoir une fusion, il faut augmenter la probabilité de collision des atomes avec une température plus élevée faute de pouvoir le faire avec une plus grande quantité de matière, qui devrait être équivalente à celle de 300 fois la Terre au minimum.

Du Soleil à ITER : une Histoire de la fusion — J'm'énerve pas, j'explique — 2021

En plus d’ITER, toujours en cours de construction, il existe un réacteur associé, WEST, dont la construction est achevée depuis au moins 25 ans. Il est comme une maquette d’ITER, sur laquelle sont réalisés des tests qu’il serait trop coûteux de faire sur ITER en cas d’échec. Les tests les plus importants réalisés sur le modèle réduit WEST, portent sur un élément appelé le divertor, une partie de la chambre du réacteur en contact avec le plasma. Comme aucun matériaux ne résiste au plasma chaud, même les matériaux les plus résistants nécessitent un refroidissement du plasma là où il est en contact avec le divertor ; ce plasma dit froid est quand‑même encore à 10 000 ℃.

WEST a été construit à quelques kilomètres du site d’ITER.

Un mini-ITER pour tester la fusion nucléaire à Cadarache — Le blob, l’extra-média — Mars 2022


— Édit du 2025-02-20 —

Ce réacteur appelé WEST, situé à Cadarache (en dehors du site d’ITER), a été le 12 Février 2025, l’occasion d’un record de durée de maintien d’un plasma (il y a plasma et plasma, c’est celui d’un tokamak). Il a put être maintenu un peu plus de 22 mn, exactement 1337 secondes : Fusion nucléaire, le tokamak West bat le record mondial de durée de plasma ! (cea.fr), 18 Février 2025.

— Édit du 2025-03-01 —

La fusion nucléaire (à ne pas confondre pas la fission), pourrait aussi servir à propulser des sondes spatiales. Mais c’est pour le moment seulement du domaine du rêve étudié, même pas encore des prototypes. La vidéo ci‑dessous en parle à 00:11:40, en parlant de sondes (le pluriel est important) pour étudier l’héliosphère, la problématique y étant aussi expliquée.

Ces technologies de la NASA vont permettre de surpasser JAMES WEBB ! –NIAC part 2) — Hugo et Maxime Lisoir — 27 Février 2025