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Le Royaume-Uni est entré dans la course à la construction du premier prototype de réacteur de fusion commercial au monde. Le gouvernement britannique a annoncé un investissement de 200 millions de livres sterling (248 millions de dollars américains) le 3 octobre.
Même si aucune installation de fusion n'a encore été en mesure de générer plus d'énergie qu'il n'en faut pour fonctionner, les gouvernements du monde entier étudient déjà la possibilité de construire un réacteur commercial. La conception et la chronologie de la proposition du Royaume-Uni en font l'un des plus ambitieux.
"Je ne sais pas si c'est suffisant, mais c'est une vraie somme d'argent", déclare Tim Luce, responsable scientifique de la plus grande expérience de fusion au monde, qui s'appuie sur une collaboration internationale. Si l'argent continue à prototyper les éléments clés du dispositif final, cela devrait donner à la Grande-Bretagne «un très bon début», a-t-il déclaré.
Au cours des quatre prochaines années, des scientifiques du Centre Culham pour l’énergie de fusion près d’Oxford produiront un projet détaillé pour le tokamak sphérique pour la production d’énergie (STEP), une centrale capable de générer des centaines de mégawatts d’énergie électrique nette qui serait opérationnelle au début des années 2040. Si la décision est prise d'aller de l'avant et de construire les installations, le projet de loi coûterait des milliards de livres.
«C’est ambitieux et aventureux, mais je pense que le programme de fusion doit être», déclare Howard Wilson, directeur du programme STEP à la UK Atomic Energy Authority (UKAEA), qui dirige le centre Culham.
La fusion nucléaire d'atomes d'hydrogène en hélium – le processus qui alimente le Soleil – promet un apport presque illimité en énergie propre. Mais aucune installation n’a encore été en mesure d’atteindre le niveau de chaleur et de confinement nécessaire à une réaction pour générer plus d’énergie que nécessaire. L’expérience internationale en cours de construction dans le sud de la France a pour objectif de le faire en 2035. L’objectif du projet STEP est de franchir une étape supplémentaire: créer une centrale capable de tirer parti de l’électricité issue de la fusion. Les scientifiques sauront si un prototype d'installations commerciales, tel que STEP, est réellement viable.
Design compact
À l’instar d’ITER, les installations britanniques prévues reposeraient sur un concept de «tokamak» qui utilise des champs magnétiques pour confiner un plasma constitué d’isotopes lourds d’hydrogène, de tritium et de deutérium, qui fusionnent sous une chaleur et une pression extrêmes. Cependant, alors que le tokamak d’ITER a la forme d’un beignet, STEP utiliserait une méthode expérimentée au Royaume-Uni depuis les années 1990 qui maintenait le gaz surchauffé sous une forme plus compacte et évidée.
Les scientifiques espèrent que la plus petite installation – qui mesurera environ 10 mètres de diamètre – sera moins chère. Mais sa taille réduite pourrait également poser des problèmes, tels que la gestion de la chaleur extrême du plasma sur une plus petite surface.
Construire un tokamak plus compact est une option risquée, explique Anne White, physicienne en plasma au Massachusetts Institute of Technology à Cambridge. Les physiciens sont convaincus que le tokamak d’ITER fonctionnera comme prévu, car sa conception a fait l’objet de nombreuses études. Mais pour les tokamaks sphériques, il y a beaucoup d'inconnues, dit-elle. "Cela signifie qu'il y a plus de risque, mais d'un autre côté, cela pourrait aussi signifier qu'il y a plus à découvrir et peut-être plus à optimiser."
La Grande-Bretagne n’est que l’un des nombreux pays qui envisagent de construire un réacteur commercial. Une installation chinoise connue sous le nom de Chinese Fusion Engineering Testing Reactor pourrait être opérationnelle dès 2035, et DEMO, un successeur européen d'ITER, est prévu pour les années 2050. Un certain nombre d’entre eux espèrent également obtenir des modèles encore plus compacts.
Penser à l'avenir
L’argent pour STEP provient des 20 millions de £ annoncés par le gouvernement de la première ministre Theresa May en octobre dernier, qui ont financé la première année de conception. Les phases ultérieures du développement de l’installation, après 2024, impliqueraient des investissements publics et privés, a déclaré Ian Chapman, directeur général du Culham Centre et responsable de l’UKAEA.
Le rôle futur de la Grande-Bretagne dans ITER reste incertain, car son adhésion se fait par le biais de la Communauté européenne de l’énergie atomique (Euratom), qui, une fois que le pays aura quitté l’Union européenne. Culham accueille depuis plus de 30 ans Joint European Torus (JET), qui teste les technologies de carburant pour ITER. Bien que le gouvernement ait déclaré espérer trouver un moyen de continuer à faire partie d’ITER, l’investissement dans STEP contribue à pérenniser l’expertise de longue date du Royaume-Uni dans le domaine de la fusion, a déclaré Luce. «Pour obtenir un retour sur investissement d'ITER, les pays ont besoin d'une expertise locale et d'une voie à suivre», a-t-il ajouté.
Chapman insiste cependant sur le fait que le projet STEP n’a pas pour but que la Grande-Bretagne essaie de faire cavalier seul. Chacun des sept partenaires d'ITER (Chine, États-Unis, Inde, Japon, Corée du Sud, Russie et Russie) s'emploie à concevoir des réacteurs commerciaux, à construire des chaînes d'approvisionnement et à développer une expertise nationale pour exploiter la prochaine étape du développement de la fusion. il dit. "Nous ne devrions pas voir STEP comme un signe de tourner le dos à la collaboration internationale."
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