International Thermonuclear Experimental Reactor

Un article de Freepedia.

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L'International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER) est un projet de réacteur expérimental à fusion nucléaire (à ne pas confondre avec la fission nucléaire) basée sur la technologie du Tokamak (voir cet article pour le principe de fonctionnement d'ITER). Il existe déjà de tels engins de recherche fondamentale en Angleterre, aux États-Unis et en France. Les Américains sont considérés comme les meilleurs spécialistes du monde en matière de physique des plasmas.

Ce type de réacteur est présenté comme le moyen de production énergétique de l'avenir car l'aboutissement à un projet industriel permettrait d'exploiter une source d'énergie quasi inépuisable et peu polluante. Néanmoins, plusieurs scientifiques, en particulier un prix Nobel de physique japonais, pointent des risques au niveau de la sécurité des personnels et mettent également en doute l'efficacité même du réacteur, soulignant que d'autres technologies de maîtrise de la fusion nucléaire sont actuellement à l'étude. Les militants écologistes reprennent ces arguments pour promouvoir les énergies renouvelables d'ores et déjà maîtrisées.


Sommaire

Histoire

La proposition soviétique

C'est lors du Sommet de Genève, en novembre 1985 que Mikhaïl Gorbatchev a proposé de réaliser un programme international pour construire la prochaine génération de tokamak. L'Union soviétique travaillait depuis plusieurs années sur ce type de réacteur exploitant la fusion nucléaire, phénomène qui existe en permanence au sein des étoiles.

En octobre 1986, les États-Unis, l'Europe et le Japon acceptent de rejoindre l'Union soviétique au sein de ce projet. C'est ainsi qu'il a été décidé de créer ITER, qui fut placé sous l'autorité de l'Agence internationale de l'énergie atomique (AIEA). Initialement, seuls quatre membres participaient à ITER :

Phase d'étude, de conception et de coordination

En avril 1988 débute la phase de conception (appelée Conceptuel design activities ou CDA). Cette phase avait pour but de faire la synthèse des résultats des différents programmes existants pour les intégrer à ITER. La CDA se termina en décembre 1990.

En juillet 1992, à Washington D.C. aux États-Unis, les quatre membres signent un accord qui lance la phase d'ingénierie (appelée Engineering design activity ou EDA) qui doit durer six ans. Cette phase se termine comme prévue fin 1998.

Les États-Unis quittent le projet à la fin de la phase EDA.

Suite au retrait des États-Unis, il est décidé que la deuxième phase de l'EDA serait lancée. Cette seconde phase avait pour but de revoir à la baisse les objectifs d'ITER, de manière à prendre en considération le manque de financement apporté par le retrait des États-Unis. Cette phase se termina en juillet 2001

La phase de coordination (appelée Coordinated technical activities ou CTA) se termina fin 2002. Elle avait pour but de préparer la phase de conception. Elle souleva la question de l'emplacement du site de construction, mais également sur le financement et le cadre juridique d'ITER.

En janvier 2003, la Chine rejoint ITER, suivie en février du retour des États-Unis et en juin de l'arrivée de la Corée du sud.

Choix du site de construction du prototype

Initialement, quatre sites de construction ont été proposés :

Le choix du site était très important politiquement, mais surtout économiquement. L'investissement d'ITER est estimé à 10 milliards d'euros sur 30 ans. Une étude réalisée en France en 2002 prévoit qu'ITER créera 3 000 emplois indirects pendant les 10 ans de construction et 3 250 emplois indirects pendant les 20 ans d'exploitation (dont les 3/4 environ en région PACA). On comprend ainsi que l'implantation d'ITER soit une aubaine pour la région choisie.

Après une querelle franco-espagnole, l'Espagne a retiré sa proposition le 26 novembre 2003. Cadarache est ainsi resté le seul site soutenu par l'Union européenne. La proposition canadienne de Clarington a disparu d'elle-même, faute de véritable financement et de volonté politique des Canadiens, qui ont décidé de rejoindre l'UE. Le site de Cadarache a reçu également le soutien de la Chine et de la Russie tandis que le site de Rokkasho-Mura recevait celui des États-Unis et de la Corée du Sud.

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En mai 2005, avant même que le choix du site ait été arrêté, le site de Cadarache semblait déjà avoir l'avantage, si bien que l'Union européenne avait décidé, quelle que soit la décision, de commencer les travaux à Cadarache. La déclaration discrète du Premier Ministre japonais Junichiro Koizumi le 2 mai 2005 semblait déjà confirmer l'installation d'ITER en France. Celle-ci a proposé de doubler son financement pour la phase de construction, qui passerait à 914 millions d'euros. Le gouvernement français a également demandé aux collectivités locales d'augmenter leur financement, qui est actuellement de 447 millions d'euros.

Alors que le gouvernement japonais défendait toujours officiellement la candidature de son site, il laissait entendre à plusieurs reprises qu'il ne se battrait plus pour avoir 100 % du projet. Le 5 mai à Genève en Suisse, un accord technique a été signé entre le Japon et l'UE, où il était stipulé que le pays hôte (aucun nom n'est alors cité) assumerait 40 % du prix de construction d'ITER, alors que le pays non hôte obtiendrait :

  • 20% des contrats industriels pour la construction ;
  • 20% des effectifs permanents d'ITER ;
  • un programme complémentaire de recherche d'un montant de 700 millions d'euros financé à moitié par le pays hôte et non-hôte ;
  • la construction d'un centre d'étude de matériaux pour la paroi d'ITER, baptisé International Fusion Materials Irradiation Facility (IFMIF) ;
  • le soutien du pays hôte à sa candidature pour le poste de directeur général d'ITER.

Tous ces avantages seront obtenus sans que la contribution n'augmente par rapport aux autres membres non hôtes, qui est de 10% du coût de construction. Le Japon renonce alors implicitement à accueillir le réacteur, mais gagne sur de nombreux tableaux.

C'est finalement à Moscou, le 28 juin 2005, qu'a été signée la déclaration commune de tous les membres du programme ITER, désignant Cadarache comme le site de construction du réacteur.

Phase construction et d'exploitation

La phase de construction est prévue pour commencer fin 2006 ou début 2007 et durer de 8 à 10 ans.

La phase d'exploitation devrait commencer en 2015 et durer au minimum 20 ans. Après cela, si la validation complète d'ITER est réalisée, la conception d'un autre réacteur expérimental de puissance équivalente à un réacteur industriel sera lancé, destiné à étudier la possibilité d'une exploitation commerciale à proprement parler, après quoi les premiers réacteurs d'application pourront être fabriqués, sans doute pas avant 50 ans.

Critiques

Parmi les opposants à ITER, on peut distinguer ceux qui dénoncent le projet dans son ensemble et ceux qui dénoncent ITER pour des raisons techniques sans remettre en cause le bienfondé de la fusion nucléaire comme source d'énergie de l'avenir. Notamment l'ancien ministre de la Recherche, Claude Allègre, qui réprouve «un projet de prestige» qui «offre peu de chances de réussite». Pierre-Gilles de Gennes, Prix Nobel de physique 1991, partage le même avis (voir l'article de Le Monde). «On nous annonce que l'on va mettre le Soleil en boîte. La formule est jolie. Le problème, c'est que l'on ne sait pas fabriquer la boîte», observe le physicien Sébastien Balibar, de l'Ecole normale supérieure de Paris.

D'autres approches critiques sont liées aux risques sismiques du site de Cadarache.

Pourquoi ITER ?

ITER est un réacteur expérimental, destiné à étudier les conditions nécessaires à la fusion nucléaire contrôlée. La portée du défi auquel il participe, c'est-à-dire la maîtrise d'une source d'énergie peu polluante et quasi inépuisable, justifie la dépense de sommes d'argent comparables aux plus grands programmes de recherche fondamentale, tels que le CERN.

En raison de l'ampleur des difficultés techniques et scientifiques que pose la fusion nucléaire, il a été nécessaire que plusieurs pays unissent leurs compétences et leurs moyens financiers.

Les promoteurs d'ITER avancent les nombreux avantages d'un tel type de réacteur :

  • Aucun dégagement de gaz à effet de serre, comme le gaz carbonique.
  • Le combustible, le deutérium (isotope de l'hydrogène), est en quantité quasi illimitée dans l'eau de mer.
  • Aucun risque d'accident pour l'écosystème, le plasma se refroidissant dès qu'il s'échappe de sa chambre de confinement. Les risques sont limités à l'enceinte du bâtiment.
  • La quantité de déchets radioactifs est faible par rapport à ceux produits par les réacteurs nucléaires à fission actuellement utilisés. Mais surtout la période radioactive des déchets est beaucoup plus courte, de l'ordre de quelques dizaines d'années, contre des millions d'années pour le plutonium.

Plusieurs critiques sont faites à l'encontre d'ITER.

  • La présence de plusieurs dizaines de kilos de tritium, matière nécessaire à la confection des bombes thermo-nucléaires, dites bombe H. Bien que la technologie des bombes H soit très complexe et totalement différente de celle d'ITER, la production de tritium fait courir un risque de prolifération des armes nucléaires.
  • Le tritium est un élément radioactif de période relativement courte, mais son danger vient du fait que lorsqu'il est libéré accidentellement, il s'insinue partout, ce qui crée un risque d'accident du travail grave.
  • D'un point de vue technique : détérioration rapide de la chambre de confinement qui doit être changée régulièrement et constitue une quantité importante de déchet radioactif.
  • Investissement considérable qui pourrait être employé à des projets : il existe d'autres axes de recherche pour la maîtrise de la fusion nucléaire.
  • Ce ne sera pas du « zéro pollution », le dégagement thermique restant notable.

Faisabilité

D'après les physiciens Sébastien Balibar, Yves Pomeau et Jacques Treiner (voir Le Monde[1], dimanche 24 et lundi 25 octobre 2004), la mise en œuvre d'un réacteur à fusion à l'échelle industrielle suppose de résoudre préalablement trois problèmes :

  • maîtrise des réactions de fusion (comment confiner un plasma de deutérium et de tritium suffisamment longtemps pour parvenir à la fusion thermonucléaire contrôlée?)
  • production massive de tritium
  • invention d'un matériau résistant aux flux de neutrons (produits par la fusion) pour construire les enceintes de confinement

Or, le projet ITER ne s'attaque qu'au premier problème alors qu'il paraîtrait plus raisonnable de résoudre les deux autres auparavant. Compte-tenu du temps nécessaire (50 ans?) pour arriver à une éventuelle application commerciale de la fusion, le budget considérable (130 millions d'euros par an) que la France s'apprête à investir dans la construction et le fonctionnement d'ITER serait peut-être plus judicieusement investi dans d'autres projets de recherche fondamentale moins spectaculaires ou dans les énergies renouvelables et les économies d'énergie.

Les neutrons rapides

Le Prix Nobel de Physique japonais Masatoshi Koshiba exprime également des réserves au vu des problèmes posés par les neutrons rapides : "dans ITER, la réaction de fusion produit des neutrons de grande énergie, de 14 MeV (mégaélectronvolts)", niveau jamais atteint encore. [...] Si les scientifiques ont déjà fait l'expérience de la manipulation de neutrons de faible énergie, ces neutrons de 14 MeV sont tout à fait nouveaux et personne à l'heure actuelle ne sait comment les manipuler".

Ces neutrons rapides sont en effet capables de générer des quantités importantes de déchets radioactifs en entrant en collision avec les parois du réacteur : "S'ils doivent remplacer les absorbeurs tous les six mois, cela entraînera un arrêt des opérations qui se traduira en un surcoût de l'énergie".

Richard Majeski et ses collaborateurs ont publiés dans la revue scientifique Nuclear Fusion, du 26 mai 2005, une méthode permettant de supporter le flux des neutrons. Cette méthode consiste en une première barrière de lithium liquide avec pour but de protéger la seconde barrière, qui elle est solide. Cette méthode a été expérimenté avec succès sur le réacteur d'essai Current Drive Experiment-Upgrade (CDX-U) de l'Université de Princeton. Les performances du réacteur ont également été améliorées, la tension pour maintenir le courant dans le plasma a été divisée par quatre. (Voir l'article sur Futura-Sciences).

Environnement

Outre ces critiques de choix d'investissements de recherche, les organisations écologiques comme Greenpeace dénoncent le projet en affirmant que « La fusion nucléaire pose exactement les mêmes problèmes que la fission nucléaire, y compris la production de déchets radioactifs et les risques d'accidents nucléaires et de prolifération » .

De plus, certains pensent que le projet même de centrales à fusion n'est pas viable économiquement. En effet, pour avoir un bon rendement, les réacteurs industriels dérivés d'ITER devront être d'une énorme puissance, alimentant les consommateurs à des centaines de kilomètres de distance, ce qui demandera de redimensionner à la hausse les réseaux de distributions électriques.

Organisation d'ITER

La gestion d'ITER est réalisée par un ensemble d'instances où se réunissent les différents membres.

La principale instance est le Conseil ITER, situé à Moscou en Russie. Il est composé de 8 membres :

  • 2 européens,
  • 2 russes,
  • 2 japonais,
  • 2 américains.

Le Conseil ITER est assisté par 2 comités :

  • le comité technique (appelé le Technical advisory committee ou TAC) ;
  • le comité de gestion (appelé le Management advisory committee ou MAC).

La conception d'ITER est réalisée à Naka, au Japon et à Garching, en Allemagne. Le nombre total de personnes présentes à Naka et à Garching est d'environ 150.

Membres du projet

Actuellement, les membres du projet sont :

Le Brésil, l'Inde et la Suisse ont également déposé leur candidature pour rejoindre le projet. L'Inde propose de participer au projet à hauteur de 10 %, la Suisse quant à elle à hauteur de 20 millions d'euros. Cette arrivée de financement pourrait devenir essentielle si le retrait des États-Unis, du Japon et de la Corée du sud devait se réaliser.

Autour d'ITER

ITER est le successeur d'autres tokamaks de recherche, en particulier :

  • TFTR à Princeton aux États-Unis ;
  • le Joint european torus (JET), à Culham au Royaume-Uni ;
  • le Tore Supra, à Cadarache. Il a réussi le 4 décembre 2003 à maintenir constante, durant 6 minutes et demie, une décharge de plasma, et à en extraire plus de 1 000 mégajoules d'énergie thermique, validant ainsi la technique de bobinages supraconducteurs qu'utilisera ITER ;
  • le JT-60 japonais, premier (et à ce jour seul) tokamak à avoir atteint un rendement Q > 1 (énergie produite = 1,25 x énergie introduite en 1998).

Il existe aussi plusieurs projets annexes à ITER ayant pour but d'effectuer des recherches sur plusieurs aspects de la fusion nucléaire. Parmi ces projets on peut citer :

Liens externes

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