Le rêve d’un soleil artificiel sort de terre

EnergieDirecteur général du projet ITER, qui vise à maîtriser la fusion nucléaire, Bernard Bigot a su transmettre une impulsion déterminante à un projet à la peine. Dans ce défi scientifique des plus ambitieux, l’EPFL est loin de jouer les figurants. Et derrière l’école, le projet profite à une partie de l’industrie suisse.

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Reproduire, sur la Terre, les réactions physiques qui font briller le Soleil et les milliards d’autres étoiles de l’Univers. Le tout pour disposer d’une énergie «propre», durable et quasi illimitée: la fusion nucléaire (voir la vidéo ci-dessous). «Ce projet est unique, ce que l’on prévoit ici ne s’est jamais fait. C’est le plus grand défi scientifique de l’histoire de l’humanité», s’enthousiasment avec emphase tous ceux qui y collaborent. Ici, on rêve de concrétiser scientifiquement le mythe de Prométhée.

Tout est né à Genève en 1985 sous l’impulsion de Mikhaïl Gorbatchev et de Ronald Reagan. Depuis, le projet de développer l’énergie de fusion à des fins pacifiques – pour produire, à terme, de l’électricité – a fait du chemin. Il réunit aujourd’hui trente-cinq pays entre l’Union européenne, l’Inde, le Japon, les Etats-Unis, la Chine, la Corée du Sud et la Russie. Mais l’idée, aussi séduisante que complexe, a connu son lot de péripéties. Implanté à Cadarache, dans les Bouches-du-Rhône (F), ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) censé la concrétiser, semble enfin sur les bons rails. La preuve: les travaux avancent à la vitesse grand V.

Sur place, la découverte du chantier pharaonique qui s’étale sur 42 hectares (l’équivalent de 60 terrains de football) suffit à s’en convaincre. La visite impressionne tant ce meccano géant de plus d’un million de pièces, dont certaines pèsent plusieurs milliers de tonnes, fait dans la démesure. A commencer par la radier du complexe Tokamak (la chambre de confinement où devrait avoir lieu la fusion), qui ne supportera pas moins de 400 000 tonnes. Ou encore l’immense halle où sont fabriquées les bobines qui serviront à façonner le plasma (la «soupe» de particules dans laquelle se passera la fusion). Ces pièces sont si imposantes qu’elles sont intransportables et doivent donc être fabriquées sur place. Les routes alentour construites exprès pour le projet et les ponts de la région renforcés sont en l’occurrence inefficaces.

Pression des Etats-Unis

Les porteurs de ce projet hautement stratégique se réjouissent car l’aventure, mal calibrée à ses débuts, avait plutôt mal démarré. Miné par des critiques portant notamment sur sa faisabilité technique, ITER a en outre été plombé par un budget qui a explosé, passant de 5 milliards en 2001 à presque 20 milliards aujourd’hui. La décennie de retard pour la mise en service du réacteur n’a rien arrangé. Pire: en 2014, un rapport dénonçant le management de l’ancien directeur a bien failli torpiller l’aventure. Il faut dire que coordonner un projet d’une telle envergure n’a pas été simple, avec des acteurs chargés d’amener chacun leur pierre à l’édifice en étant éloignés de plusieurs milliers de kilomètres et en prenant leurs décisions seuls dans leur coin.

Et puis Bernard Bigot, haut fonctionnaire français, est arrivé. Début 2015, la nomination de ce normalien, administrateur général du Commissariat à l’énergie atomique (CEA) et commandeur de la Légion d’honneur, à la direction générale d’ITER a tout changé. «Lorsqu’il est arrivé, il a laissé une chance à tout le monde mais, une fois celle-ci passée, il n’y en avait pas de deuxième. Bernard Bigot a ainsi remercié de nombreuses personnes», témoigne un employé d’ITER. «Bernard Bigot a eu une carrière exceptionnelle, il n’a plus rien à prouver. S’il a accepté le poste, c’est avec la garantie d’avoir les coudées franches. Il ne voulait plus de centres de décisions disséminés aux quatre coins du monde où chacun joue sa partition plus ou moins seul dans son coin. Il a demandé à être investi d’un pouvoir plus important, notamment envers les agences de chacun des partenaires, mais il a aussi su instiller une véritable culture de projet», ajoute Yves Martin, adjoint du directeur du Swiss Plasma Center, à l’EPFL, partenaire du vaste projet ( lire ci-dessous ). Sous l’impulsion du nouveau directeur, les journées de travail et les semaines ont été ral longées. Au gré des tournus, on s’affaire désormais du lundi au samedi, de 6 h à 22 h.

Le projet ITER étant régi par un traité intergouvernemental – sa conduite est donc hautement politique – le changement de paradigme imposé par l’arrivée de Bernard Bigot s’apparente à un véritable tour de force. Une prouesse rendue possible par le soutien des Etats-Unis. Pourtant minoritaire dans le projet en comparaison avec l’Union européenne (qui assure à elle seule la moitié du budget), le Pays de l’Oncle Sam s’est livré à un petit chantage: il ne resterait dans l’aventure qu’à condition de voir sa gouvernance changer. «Il s’agit de mettre en œuvre cette idée avec toute l’autorité nécessaire pour prendre les décisions dans l’intérêt supérieur du projet, et ce pour toute l’humanité. Comme dans une cordée en montagne, on respecte l’autorité du guide et on lui fait confiance. De son côté, il écoute ses partenaires de cordée», image Bernard Bigot dans son bureau qui donne sur le vaste site où les grues ne cessent de tourner. «Il a vraiment repris les choses en mains et a su impulser une dynamique positive, ajoute Yves Martin, qui connaît bien le site d’ITER pour s’y rendre régulièrement. En peu de temps, on est passé d’un terrain juste aplani à un chantier très impressionnant.»

Expertise de l’EPFL

Dans cette immense fourmilière présentée comme «l’aventure scientifique la plus ambitieuse de tous les temps et primordiale pour l’avenir de l’humanité», l’EPFL a une importante carte à jouer.

Dans un documentaire actuellement en compétition au Zurich Film Festival, Let there be light, ITER met en avant un physicien américano-suisse, Mark Henderson, qui sert de fil rouge. Après seize ans passés à l’EPFL, il a quitté Ecublens pour ITER en 2008. Et il n’est pas arrivé à Cadarache les mains vides. «J’ai repris une bonne partie de mon travail effectué à l’EPFL en l’adaptant aux standards d’ITER. Il y a donc beaucoup de l’EPFL, où j’ai été formé, dans ITER», confie ce spécialiste en micro-ondes, qui serviront à chauffer le plasma. A titre de comparaison, elles sont 1000 fois plus puissantes que celles d’un four de cuisine.

«Avec sa longue tradition de développement de la fusion et quelques installations de pointe, comme SULTAN (ndlr: qui a testé des câbles supraconducteurs destinés à ITER), l’EPFL est un partenaire majeur du projet», confirme Bernard Bigot.


Fusion nucléaire, à ne pas confondre avec fission

Fusion, fission. Les mots se ressemblent, mais la différence est de taille. La fission nucléaire est le processus qui se produit dans les réacteurs nucléaires traditionnels. Ils produisent de l’énergie par la fission d’atomes lourds, comme l’uranium.

La fusion est la réaction qui fournit l’énergie qui alimente le soleil et les étoiles. Là, les noyaux d’hydrogène fusionnent pour former des atomes d’hélium. Il résulte de ce processus la libération de gigantesques quantités d’énergies. En brûlant quelque 600 millions de tonnes d’hydrogène par seconde, notre étoile conserve une température de 15 millions de degrés. Le processus de fusion, provoqué par la gravitation qui comprime les atomes d’hydrogène et les force à entrer en collision, s’auto-entretient.

L’idée qui sous-tend le projet ITER est donc de recréer sur Terre ce qui se passe dans l’espace. Avec une difficulté de taille: la Terre étant quelque 330 000 fois plus petite que le Soleil, la gravitation bien moindre n’offre pas les conditions nécessaires à la fusion entretenue.

Pour contourner le problème, le projet ITER compte sur le Tokamak, une chambre de confinement inventée en URSS dans les années 1950. A l’intérieur de cette enceinte métallique, on crée un plasma de 840 mètres cubes, «le quatrième état de la matière», chauffé à 150 millions de degrés. De quoi faire perdre aux atomes leurs électrons. C’est dans cette «soupe» maintenue en place par des champs magnétiques qu’on espère voir des atomes d’isotopes de l’hydrogène – deutérium et tritium – fusionner. Avec, comme résultat, une énergie propre produite par une machine qui ne peut s’emballer. A noter qu’il existe d’autres tokamaks sur Terre, mais bien loin de la taille de celui prévu par ITER, dont le but est de prouver qu’il est possible de maîtriser la fusion. «Il s’agira aussi de produire plus d’énergie qu’on en a investie, de l’ordre de dix fois plus pour obtenir 500 MW d’énergie. Une première dans l’histoire», explique Bernard Bigot. Les premiers plasmas sont attendus à l’horizon 2025. Ensuite, un deuxième réacteur DEMO sera chargé de prouver qu’on peut produire de l’électricité. En 2050, au mieux. (TDG)

Créé: 06.10.2017, 07h49

Une manne pour l’industrie suisse

N’étant pas membre de l’Union européenne, la Suisse participe au projet ITER de façon indirecte. Grâce à son expertise dans la recherche sur la fusion nucléaire sur laquelle elle planche depuis les années 1960, la Suisse a le droit de participer comme si elle était membre de l’Union européenne. Plus précisément, notre pays est en fait membre de l’agence «Fusion for Energy», l’entité de l’UE chargée de la contribution européenne à ITER . «Entre 2007 et fin 2016, la Confédération a versé 215,7 millions à l’UE pour ITER dans le contexte de la participation suisse aux programmes-cadres de recherche de l’UE», précise Xavier Reymond, chef de l’unité Organisations de recherche internationales auprès du Secrétariat d’Etat à la formation, à la recherche et à l’innovation (SEFRI).

D’ici à 2020, la Suisse a prévu de verser 78,6 millions supplémentaires.

Très engagée dans la recherche sur la fusion nucléaire, la Suisse ne pouvait décemment pas laisser passer le train ITER, qui vise à produire une énergie sûre et propre à plus ou moins long terme. Mais a-t-elle un intérêt plus immédiat? «Le projet ITER entraîne des retours industriels importants pour la Suisse. Le soutien financier est conséquent, mais une bonne partie de cette somme revient sous forme de contrats, notamment
à des entreprises comme VAT (ndlr: spécialiste des soupapes à vide). Les sommes ainsi récupérées ne sont pas encore les mêmes que celles que nous avons versées, mais nous avons de bonnes perspectives de retour pour ces prochaines années», ajoute Xavier Reymond.

Des trouvailles de l’EPFL seront installées sur ITER

A l’EPFL, le Swiss Plasma Center conduit les recherches sur la fusion pour la Suisse et participe à l’effort européen via le programme Euratom. La chambre de confinement du plasma (le tokamak) de l’EPFL est l’une des trois installations du Vieux Continent homologuées qui œuvrent à la mise au point d’ITER. Interview de son directeur, le professeur Ambrogio Fasoli.

– Concrètement, que fait le Swiss Plasma Center pour ITER?

– L’optimisation des plasmas qui seront créés à ITER. Nous contribuons aussi au développement de concepts et composants qui seront utilisés sur ITER; notamment pour le système de chauffage à micro-ondes pour le plasma d’ITER et le contrôle des certaines instabilités, des systèmes qui injectent des faisceaux micro-ondes. A la manière d’un chirurgien, il s’agit de soigner les instabilités qui apparaissent dans le plasma et qui péjorent ses performances. Nous avons développé ce système pour notre propre réacteur, sorte de mini-ITER (ndlr: le tokamak TCV). Les responsables d’ITER ont aimé l’idée et ont voulu le système. Notre recherche de base a donc des conséquences directes pour la production de pièces pour ITER. L’industrie suisse en profite aussi.

– De quelle manière?

– Nous nous chargeons de faire la liaison entre ITER et l’industrie, mandatée pour la construction de pièces. Nous aidons les entreprises suisses à dénicher des contrats pour construire des morceaux d’ITER.

– Certains scientifiques doutent qu’on parvienne à maîtriser la fusion nucléaire en milieu confiné.

– C’est une des plus ambitieuses expériences scientifiques jamais conçues par l’homme, mais en tant que projet expérimental, on ne saurait prédire ce qui va se passer. Mais nous sommes convaincus d’avoir pris la bonne voie.

– La bonne tenue du tokamak de l’EPFL et des autres installations dans le monde est-elle gage de succès d’ITER?

– Nous chauffons des plasmas à 150-170 millions de degrés quasi quotidiennement, mais notre machine ne prétend pas produire de l’énergie. ITER sera d’une tout autre échelle. Nous optimisons les plasmas qui seront produits à ITER et nous préparons aussi la suite: le développement d’un réacteur commercial capable de produire de l’électricité.

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