Fusion : le nucléaire « vert » verra-t-il le jour?

Le stellarator Wendelstein (c) IPP-Volker Steger
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Dans les années 1950, la fusion a été envisagée comme LA solution pour une énergie abondante et bon marché, utilisant l’eau de mer comme “combustible”, avec une percée fin des années 1990. Le rêve s’est vite dissipé face aux problèmes soulevés par cette approche. Les développements actuels ne permettent pas d’affirmer la viabilité de cette solution.

Les avantages, encore théoriques, sont prometteurs : une énergie (presque) propre sans déchets radioactifs à longue vie, sûre car sans masse critique et un combustible abondant qui est le deutérium extrait de l’eau de mer (0,03 % en masse) mais un autre qui l’est beaucoup moins, le tritium.

Wendelstein 7-X : le stellarator le plus fort

Il existe deux approches pour la fusion : le stellarator conçu en 1951 par l’américain Lyman Spitzer et le Tokamak (acronyme de “toroidal chamber with magnetic coils”) proposé par les soviétiques Andreï Sakharov et Igor Tamm sur un concept des années 1950.

Le stellarator nécessite une configuration complexe du champ magnétique de confinement du plasma dite “quasi isodynamique”, sous forme de torsade. Contrairement au Tokamak, il permet cependant un fonctionnement en continu.

Le plus puissant stellarator se trouve en Allemagne, à Greifswald à l’Institut Max-Planck (Institut de physique des plasmas – IPP). Nommé Wendelstein 7-X, il a été mis en service fin 2015 et a coûté 1,2 milliard d’euros, tous frais compris. Initialement, il devait démarrer en 2006 et coûter 550 millions d’euros.

Tokamak : le projet pharaonique d’Iter

Dans ce concept, le champ magnétique de confinement du plasma est toroïdal, plus simple que celui du stellarator. Il fonctionne cependant par cycles pulsés. Les réacteurs les plus puissants sont le JET (Joint European Torus) à Culham (Royaume-Uni), exploité depuis 1983 et Tore Supra/WEST à Cadarache mis en service en 1988. Ces deux réacteurs explorent les paramètres pour Iter.

Iter est un projet international (Union européenne, USA, Chine, Japon, Russie, Inde et Corée du Sud) initié en 1985 dans le cadre du programme “Atoms for Peace”. En construction à Cadarache en Haute Provence, il sera le réacteur le plus puissant.

Il présente de fait les chiffres de la démesure. Toutes les données sont colossales : le cœur de 8 000 tonnes mesure 6 mètres de diamètre interne, 19 m de largeur et 11 m de hauteur. Avec les équipements annexes, il pèse environ 23 000 t et tout le complexe Tokamak 440 000 t !

Il est donc intéressant de regarder de près ses “rendements”. L’organisation d’Iter indique que pour un objectif de production de 500 MWth pendant 20 minutes, Iter n’utiliserait théoriquement que 50 MW soit un facteur 10. Cette affirmation entre en conflit avec la première loi de la thermodynamique, laissant croire que l’on peut produire beaucoup plus d’énergie que l’on en fournit. Ces chiffres sont généralement repris tels quels par la presse. Or, d’une part, 500 MWth ne correspondent déjà qu’à environ 200 MWél (sur la base d’un rendement de 40 %) et, surtout, ces 50 MW ne concernent que la puissance nécessaire pour produire et chauffer le plasma. Il convient d’y ajouter tous les autres éléments annexes qui sont d’un autre ordre de grandeur : la puissance mobilisée en stand-by sera de l’ordre de 110 MW avec un pic de 620 MW lors de la production de plasma. Le bilan, si ces chiffres se confirment, serait de 620 MWél utilisés pour, hypothétiquement, s’il y avait production d’électricité, 200 MWél restitués… Le concept serait donc celui d’une centrale électrique utilisant comme matière première du deutérium et du tritium, et consommant plus d’électricité qu’elle n’en produit. Cherchez l’erreur…

LIEN(S) : Vous avez lu une petite partie de cet article. Retrouvez-le en entier dans le n°617

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