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Sur le chemin de l’énergie de fusion

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Qu’est-ce qu’un tokamak ?

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Qu'est-ce qu'un tokamak ?

Iter sera le plus grand tokamak du monde. Un tokamak est une installation capable de produire les conditions nécessaires pour obtenir une énergie de fusion.

Plasma

Une étoile commence à briller quand la matière en son sein est capable de déclencher des réactions de fusion, libérant de grande quantité d'énergie, sous l'effet de forces de gravitation, de densités et de températures suffisantes. Dans une étoile, la tendance du plasma à se disperser et à se refroidir est contrebalancée par la gravitation. Sur Terre, les forces de gravitation sont insuffisantes et il est impossible d’obtenir une réaction de fusion entre deux atomes dans ces conditions. Il n’est pas envisageable, non plus, de confiner un plasma atteignant plusieurs millions de degrés à l'aide de parois matérielles.

Mettant à profit les propriétés du plasma (le plasma est un gaz ionisé qui conduit l’électricité), les chercheurs ont très vite pensé à maintenir le plasma dans une « boîte immatérielle ». Les particules ayant la propriété de s’enrouler autour des lignes de champ magnétique, ils ont compris qu’il fallait les agencer afin qu’elles les suivent lorsqu’elles étaient en mouvement. En refermant les lignes de champ magnétique sur elles-mêmes, ils sont parvenus à mettre au point le concept du tokamak, une installation en forme de tore.

 

Les scientifiques russes sont parvenus en1968 à porter un plasma d’hydrogène à une température de l’ordre de 10 millions de degrés, jamais atteinte jusqu’alors. Ce sont les inventeurs du tokamak, acronyme russe de Toroidalnaya Kamera c Magnitnymi Katushkami. L’intérêt de ce concept pour produire des plasmas ne s’est pas démenti depuis, puisque les principales installations construites dans le monde furent des tokamaks : TFTR aux Etats-Unis, JT60 au Japon, JET en Angleterre et Tore Supra, en France, sur le centre du CEA à Cadarache et maintenant le projet international ITER.

 

 

Au cœur de  toutes les machines toroïdales, le confinement du plasma est assuré principalement par des bobines s’enroulant autour du tore : les bobines de champ toroïdal.

Iter en possèdera dix-huit qui représentent les plus gros composants à transporter. L’idée de génie des Soviétiques a été de faire circuler un courant très intense dans le plasma, avec une double conséquence : il chauffe fortement celui-ci et il génère un autre champ magnétique qui contribue au confinement du plasma. Ce courant est créé grâce à la bobine, appelée solénoïde central, au centre de la machine. Enfin, les bobines poloïdales qui encerclent le tore servent à stabiliser le plasma ; cinq de ces six bobines dont la taille ne permet pas de les transporter seront fabriquées sur place pour Iter.

maquette

Outre le confinement, au sein d’un tokamak, il faut également parvenir à créer une étanchéité parfaite de l’enceinte où est produit le plasma (enceinte à vide). Celle d’Iter, sera composée de neuf secteurs qui constituent les pièces les plus lourdes à transporter. Et il faut aussi évacuer la chaleur. La puissance dégagée par le plasma et les réactions de fusion, est évacuée par un caloporteur qui refroidit les composants face au plasma (de l’eau pour Tore Supra et ITER), placés entre le plasma et l’enceinte à vide. Parmi ces composants, il faut mentionner le divertor qui assure une fonction d’évacuation des impuretés du plasma.

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