Fusion : le tokamak JT-60SA a généré un courant de plasma d’1million d’ampères

Un jour après l’ouverture officielle de la COP-28, l’Europe et le Japon ont choisi ce moment pour dévoiler le JT-60SA, l’appareil expérimental le plus puissant à ce jour. C’est une réalisation majeure pour leurs politiques et communautés scientifiques, organisations de recherche et industrie.

Ainsi : « Lors de la cérémonie d’inauguration du 1er décembre, un plasma de divertor avec un million d’ampères de courant a été démontré. »

Le JT-60SA est une démonstration claire de l’engagement de ces deux parties à investir dans la fusion, qui est efficace, sûre et respectueuse de l’environnement. Le 1er décembre, une cérémonie a été organisée pour inaugurer l’installation JT-60SA et assister à une opération de plasma depuis la salle de contrôle.

Le Tokamak JT-60SA est le fruit de l’Accord de Collaboration Élargie, une collaboration scientifique signée entre l’Union Européenne et le Japon, visant à promouvoir l’avancement des connaissances en matière de fusion à travers divers projets.

Les travaux pour l’appareil ont commencé en 2007 et ont été achevés en 2020 avec la fin de l’assemblage. Depuis lors, une série d’améliorations techniques ont été réalisées, avec les premières opérations de plasma vers la fin de 2023.

Le coût global du projet pour la phase de construction est estimé à environ 560 millions d’euros en valeurs actuelles, partagés entre l’Europe et le Japon. Le projet est considéré comme un bel exemple de diplomatie scientifique et a été salué pour l’esprit de collaboration, sa gestion efficace et son exécution exemplaire.

La Fusion pour l’Énergie (F4E) a été chargée de la contribution de l’Europe au projet, consistant en la gestion des fonds de l’UE et la coordination de la fabrication des composants par la Belgique, la France, l’Allemagne, l’Italie, l’Espagne, qui ont participé volontairement au projet. Le consortium EUROfusion, composé de 31 laboratoires européens, a également contribué et continuera de le faire, par le biais de matériel et de personnel.

Les mérites de l’énergie de fusion

Les mérites de l’énergie de fusion sont nombreux, ce qui en fait un candidat prometteur pour le mix énergétique de l’avenir. Le carburant qu’elle nécessite est abondant, évitant le risque de conflit géopolitique, et sans produire de gaz à effet de serre. Le JT-60SA offrira à la communauté scientifique l’opportunité de recevoir plus de formation, de développer davantage d’expertise et de réaliser des opérations de plasma qui amélioreront notre compréhension de la physique.

En synthèse

En somme, le JT-60SA est une réalisation majeure dans la recherche sur la fusion, démontrant l’engagement de l’Europe et du Japon dans cette voie. Il offre une opportunité unique d’apprentissage et de développement de l’expertise en matière de fusion, tout en fournissant une source d’énergie prometteuse pour l’avenir. C’est un bel exemple de ce que la collaboration internationale peut accomplir dans le domaine de la science et de la technologie.

Pour une meilleure compréhension

1. Qu’est-ce que le JT-60SA ?

JT-60SA (Japan Torus-60 Super Advanced) est un dispositif de fusion résultant d’un accord international conclu entre l’Europe et le Japon dans le domaine scientifique et connu sous le nom « Broader Approach ». Ce dispositif de fusion, qui utilise le confinement magnétique, est le plus puissant à ce jour pour étudier les opérations plasma. Les connaissances seront partagées avec ITER, la plus grande expérience internationale dans ce champ de recherche en construction et, à terme, aideront les scientifiques à concevoir les centrales électriques à fusion du futur.

2. Où se trouve-t-il ?

L’organisation japonaise National Institutes for Quantum Science and Technology (QST), établie à Naka, accueille cette expérience prestigieuse.

3. Comment fonctionnera-t-il ?

JT-60SA est un dispositif toroïdal (en forme de donut), appelé «tokamak», qui fonctionne à l’hydrogène. Lorsqu’il est soumis à des températures extrêmement élevées, ce gaz se transforme en plasma, le quatrième état de la matière. Dans le cas de JT-60SA, le gaz sera chauffé à 200 millions °C et confiné magnétiquement pendant une durée maximale de 100 secondes à l’aide d’un puissant système magnétique composé de 28 bobines supraconductrices fonctionnant dans différentes parties de la machine.

4. Quand les travaux ont-ils commencé ?

Le projet a débuté en 2007 et s’est achevé en 2020 avec la fin de l’assemblage. Depuis lors, une série d’améliorations techniques ont été apportées, ouvrant la voie aux premières
opérations plasma, qui ont été lancées à la fin de 2023.

2. Quel est l’objectif du JT-60SA ?

L’objectif du JT-60SA est de promouvoir l’avancement des connaissances en matière de fusion nucléaire, en offrant à la communauté scientifique l’opportunité de recevoir plus de formation, de développer davantage d’expertise et de réaliser des opérations de plasma.

3. Quels sont les avantages de la fusion nucléaire ?

La fusion nucléaire présente plusieurs avantages, notamment l’abondance du carburant nécessaire, l’absence de production de gaz à effet de serre et la réduction du risque de conflit géopolitique.

4. Quelle est la relation entre le JT-60SA et ITER ?

Le JT-60SA est un projet clé pour la feuille de route internationale de la fusion, car il permet de partager les connaissances acquises avec ITER, le plus grand projet international de fusion en cours de construction en Europe.

5. Qui a contribué ?

L’Union européenne et le Japon ont désigné deux organisations pour coordonner leurs contributions respectives:

• Fusion for Energy (F4E), l’organe de l’UE qui gère la contribution de l’UE à ITER et le développement de l’énergie de fusion (Barcelone, Espagne);
• National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology (QST) (Naka, Japon). Un certain nombre d’organisations européennes, appelées «contributeurs volontaires», ont fourni des ressources, des composants et des services, et poursuivront sur cette voie, à savoir:
• EUROfusion, le consortium européen formé de 31 laboratoires dans le domaine de la fusion (Allemagne);
• Studiecentrum voor Kernenergie – Centre d’étude de l’énergie nucléaire (SCK-CEN) (Belgique);
• Karlsruher Institut für Technologie (KIT – Allemagne);
• Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) (Espagne);
• Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) (France);
• Consorzio RFX et CNR (Italie);
• Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l’energia e lo sviluppo economico sostenibile (ENEA) (Italie).

Au total, 500 chercheurs européens et japonais ont participé au projet et plus de 70 fournisseurs ont contribué à la fabrication des composants de JT-60SA.

6. Combien JT-60SA a-t-il coûté ?

Le coût global du projet pour la phase de construction (de 2007 à 2020) est estimé à environ 560 millions d’euros en valeur actuelle, répartis entre l’Europe et le Japon. Les contributeurs volontaires ont assuré 80 % de la contribution européenne, tandis que les 20 % restants provenaient de F4E et ont donc été directement financés par le budget de l’UE.

Dans le cadre de la phase d’exploitation, lancée en 2020, la contribution européenne est estimée, à ce jour, à environ 75 millions d’euros en valeur actuelle, lesquels ont été directement financés par le budget de l’UE. F4E représente 80 % de la contribution européenne, tandis que les 20 % restants proviennent d’EUROfusion pour la fourniture du matériel.

7. Quel effet JT-60SA aura-t-il ?

• Toutes les connaissances seront partagées avec ITER, la plus grande expérience internationale dans ce champ d’étude en construction et, à terme, aideront les scientifiques à concevoir les centrales électriques à fusion du futur.

• L’expérience nous aidera à faire un pas de plus vers l’énergie de fusion, qui a le potentiel de nous fournir une énergie abondante, sûre et respectueuse du climat.

• Tous les enseignements tirés de la fabrication, de l’exploitation et des réparations seront partagés avec les scientifiques, l’industrie et les laboratoires participant au projet.

• L’expérience est déjà devenue une référence dans la communauté de la fusion, offrant à la nouvelle génération d’experts des possibilités de formation, telles que la première édition de la International Fusion School, qui s’est tenue en septembre 2023.

• Des experts chevronnés d’EUROfusion et de l’organisation ITER passeront également du temps dans l’installation JT-60SA pour partager leurs connaissances, apprendre et assurer le suivi des opérations.

• Le projet a favorisé une collaboration plus étroite entre les entreprises et les laboratoires, tout en promouvant le savoir-faire européen à l’étranger.

• Son style de gestion de projet, ainsi que la création d’équipes intégrant des experts d’Europe et du Japon, ont été salués en ce qu’ils permettent d’entretenir un excellent esprit d’équipe axé sur les résultats, la rapidité et la maîtrise des coûts.

• JT-60SA est un très bon exemple de diplomatie scientifique, qui met en évidence le potentiel de la science et des technologies dans l’établissement de liens avec d’autres parties dans des domaines d’importance stratégique tels que l’énergie et l’innovation.

8. JT-60SA a-t-il permis un transfert de savoir-faire ?

Dans le cadre d’une démarche novatrice en faveur d’un secteur aéronautique durable, AIRBUS s’est fixé pour objectif d’introduire un aéronef moyen-courrier à hydrogène et à émissions nulles de CO2 d’ici à 2035. S’appuyant sur les connaissances acquises grâce à deux expériences de fusion (WEST et JT-60SA), dans les domaines de l’isolation sous vide et de la gestion du risque de fuite d’hydrogène, le CEA a signé un marché avec AIRBUS pour l’aider à relever ces défis techniques qui se posent dans la conception des aéronefs du futur.

Références

Légende illustration principale : Vue du dispositif JT-60SA, fruit de la collaboration entre l’Europe et le Japon dans le cadre de l’accord sur l’approche élargie. L’installation est située au siège des National Institutes for Quantum Science and Technology (QST), à Naka, au Japon. © F4E/QST.

Source : fusionforenergy.europa.eu