Iter, le projet d’énergie du futur qui a relancé la course à la fusion nucléaire

Novembre 1985, à Genève. Mikhaïl Gorbatchev propose au président américain Ronald Reagan de travailler ensemble à la conception d’un réacteur expérimental de fusion nucléaire "pour le bénéfice de l’humanité". Le principe ? Reproduire la réaction de fusion de l'hydrogène qui survient naturellement au coeur du soleil et des étoiles pour produire de l'énergie de manière massive.

Le dirigeant russe a également consulté Margaret Thatcher et François Mitterrand. L'Europe s’engage alors via la Communauté européenne de l’énergie atomique (Euratom) en même temps que le Japon. Viendront la Chine, la Corée et l’Inde… 35 pays au total se joignent au projet Iter (International thermonuclear experimental reactor), mot qui signifie également "chemin" en latin… Si les premières études techniques démarrent en 1988, la conception finale ne sera, elle, pas ratifiée avant 2001, avant qu’un accord final ne soit scellé en 2006. Et ce n’est qu’en novembre 2010, soit vingt-cinq ans après l’accord de Genève, que la première pierre est enfin posée… en France !

Dix ans plus tard, où en sommes-nous ? Le coup d’envoi à un gigantesque puzzle a été donné par Emmanuel Macron mardi 28 juillet, avec le lancement de l’assemblage du réacteur sur le site d'Iter, à Saint-Paul-lès-Durance (Bouches-du-Rhône).

"Avec la fusion, le nucléaire peut être une promesse d'avenir" en nous offrant "une énergie non polluante, décarbonée, sûre et pratiquement sans déchets, estime le Président de la République. Nous pourrions répondre aux enjeux énergétiques, aux défis écologiques, et ce de manière durable." Contrairement au nucléaire, dont les déchets sont radioactifs et ce pour une durée de vie de dizaines de milliers d'années, ceux issus de la fusion de l'hydrogène seraient ainsi de bien plus faible activité et courte durée.

"Les dimensions de la construction navale avec une précision d’horlogerie”

Iter paraît caché dans la forêt. À l’intérieur du site de 180 hectares, les bois s’étendent à perte de vue. Ces derniers mois, les gigantesques composants du réacteur expérimental baptisé "Tokamak" sont pourtant arrivés jusqu'ici, en provenance d'Inde, de Chine, du Japon, de Corée du Sud ou encore d'Italie. Comme cet aimant supraconducteur lourd de 320 tonnes pour une hauteur d’environ 17 mètres (voir photo ci-dessous) ! Au total, 18 bobines semblables seront positionnées autour d’une chambre à vide pour générer un champ magnétique et confiner le plasma d’hydrogène produit par le réacteur expérimental.

L’intérieur du Tokamak ressemble à un gouffre. Il faut donc imaginer l’espace rempli par une machine d’un million de composants et de 23 000 tonnes s'élevant sur plusieurs étages. Certaines pièces de plusieurs centaines de tonnes vont devoir être positionnées avec une précision de 0,25 millimètre. “Ce sont les dimensions de la construction navale avec une précision d’horlogerie”, résume Bernard Bigot, l’ancien patron du CEA devenu directeur général d’ITER Organization en 2015. L’assemblage devrait durer jusqu’en 2024.

Pas d’industrialisation avant des dizaines d’années

La machine tentera alors de démontrer que la fusion peut être utilisée comme source d'énergie à grande échelle, en portant à une température de l'ordre de 150 millions de degrés le deutérium et le tritium, deux isotopes de l’atome d’hydrogène, transformés à l'état de plasma. La réaction produit un noyau d’hélium, et un neutron doté d’une grande énergie. C’est avec cette énergie, transformée en chaleur, que l’on peut produire de l’électricité.

Mais le premier plasma ne sera sans doute généré qu’en 2025 voire 2026, et la pleine puissance pour Iter en 2035. Jusqu’en 2040, les scientifiques seront invités à optimiser les paramètres des expériences et observer le fonctionnement du plasma d’hydrogène. Avant que les industriels ne puissent en étudier l’optimisation. En tant que réacteur expérimental, Iter ne produira pas concrètement d'électricité. Mais il doit confirmer les promesses grandioses de la fusion nucléaire pour le secteur de l'énergie. "Ses résultats seront décisifs pour ouvrir la voie aux centrales de fusion électrogènes de demain", précise l’Elysée. L’objectif ? Parvenir en 2060 à raccorder au réseau électrique des réacteurs à fusion dérivés d'Iter, qui évacueraient la chaleur produite sur les parois de leur tokamak à l’aide d’un circuit d'eau sous pression.

Des retombées économiques conséquentes

"Un gouffre financier", dénonce Greenpeace, alors que le projet accuse déjà cinq ans de retard et a vu son budget multiplié par trois, à plus de 20 milliards d’euros pour la construction et l’exploitation, dont environ 9% apportés par la France. "Il est très difficile d’imaginer que seules les énergies renouvelables puissent assurer le besoin d’une population de huit milliards d’habitants, réplique Bernard Bigot. Il faut des moyens complémentaires : il y a le nucléaire de fission qui a ses atouts et ses limites, et il y a ce rêve de l’énergie de fusion qui reste à démontrer.”

En France, le projet Iter est d’autant plus stratégique que l’arrêt du projet Astrid, annoncé le 31 août 2019, avait soulevé bien des interrogations dans la filière nucléaire française. Ainsi, d’autres chantiers existent dans la recherche nucléaire mais ils sont peu nombreux. Sur le futur site, 1 000 personnes devraient être directement employées. En 2017, sur un périmètre de 30 minutes de trajet aux alentours, l’Insee indiquait que l’emploi salarié privé avait crû de 4 700 postes en dix ans, dont plus de 1 900 dans les services aux entreprises (conseil, ingénierie, R & D…) et les services opérationnels (sécurité, nettoyage…), et plus de 400 dans l’industrie. Car Iter mobilise bien des entreprises françaises. Comme celles impliquées dans la première bobine européenne de champ toroïdal livrée en mars. Ou le géant du BTP Vinci, qui a bouclé en novembre 2019 les travaux de génie civil sur le bâtiment principal du projet, qui en compte 39 au total (voir notre reportage sur ce chantier). Le spécialiste des gaz industriels Air Liquide est aussi mobilisé : pour refroidir les 10 000 tonnes de câbles supraconducteurs des aimants d’Iter à -269 °C, une température proche du zéro absolu, il doit ériger la plus grande usine d’hélium liquide jamais construite. Au total, depuis 2007, plus de 5 milliards d’euros de contrats ont été signés par Iter avec des centaines d’entreprises et d’organisme de R&D.

Un producteur... de vocations

Et son aura va bien au-delà. Car tel SpaceX s’inspirant de la Nasa pour accélérer la cadence, bénéficier de grandes découvertes et débaucher des ingénieurs ultra-pointus, de nombreuses start-up suivent de très près les projets en cours à Iter pour lancer leurs propres petits prototypes de réacteurs de fusion nucléaire, dans l’espoir de mener la course en tête. 21 sont réunies au sein de la Fusion Industry Association et sont déjà parvenues à lever près de 1,5 milliard d’euros en cinq ans, relevait récemment le Wall Street Journal. Une tendance révélée par L’Usine Nouvelle… dès 2016:

Depuis, les entreprises que nous avions suivies ont bien grandi. La canadienne General Fusion a ainsi récolté 260 millions de dollars, notamment auprès du fonds souverain singapourien Temasek et du PDG d’Amazon Jeff Bezos. Après avoir dévoilé en 2017 ce qu'elle décrivait comme "le plus grand injecteur de plasma au monde", l’entreprise poursuit la conception au Canada de son usine de démonstration de fusion. Espérant confirmer bien plus rapidement qu'Iter que sa technologie peut fonctionner dans un environnement de centrale électrique.

Gaëlle Fleitour, avec Simon Chodorge