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Saint-Paul Lez Durance : l’assemblage d’Iter a été officiellement lancé, rencontre avec Bernard Bigot directeur général d’ITER Organization

Jour J pour Iter ! Le chemin est long mais il en vaut la peine, ce mardi a officiellement été lancé l'assemblage du Tokamak en présence via des vidéos des dirigeants des pays membre de cette organisation internationale avec parmi eux le président de la République Emmanuel Macron. Jean-Marc Passeron a rencontré Bernard Bigot le directeur général au terme de ces interventions et de ce moment historique pour le site  : 

Le communiqué :

La fusion de l’hydrogène est une source d’énergie non-carbonée, abondante, sûre et économique

Une annonce conjointe des responsables politiques français, européens, chinois, indiens, japonais, coréens, russes et américains 

Le président Macron et les responsables politiques de l’Union européenne, de la Chine, de l’Inde, du Japon, de la Corée, de la Russie et des États-Unis déclarent qu’avec le lancement de la phase d’assemblage d’Iter, la plus puissante des machines de fusion jamais conçues, une ère nouvelle vient de s’ouvrir pour l’avenir énergétique de la planète. 
L’objectif de la machine Iter, fruit du plus grand programme scientifique mondial, est de reproduire les réactions de fusion de l’hydrogène qui se produisent au cœur du Soleil et des étoiles, nous dispensant la lumière et chaleur qui rendent possible la vie sur Terre.Ces derniers mois, certains des éléments essentiels de la machine, en provenance du monde entier, sont arrivés en France ou ont déjà été livrés sur le site d’Iter—la procédure d’assemblage va donc pouvoir être lancée.
L’entrée dans cette phase confirme la détermination des 35 pays engagés dans le programme de recherche international Iter de poursuivre leur effort commun pour lutter contre le changement climatique.« Je félicite Iter de tout mon cœur, déclare Shinzō Abe, le Premier ministre japonais. Je suis convaincu que les innovations nées de cette collaboration planétaire joueront un rôle essentiel dans la lutte contre le changement climatique et l’avènement d’une société libérée de sa dépendance aux ressources fossiles.
La fusion est une source d’énergie propre, non émettrice de CO 2 . La fusion est sûre ; elle n’a besoin que de très petites quantités de combustible et le fonctionnement d’un réacteur ne peut donner lieu à un accident de type « fonte du cœur ». Les combustibles de la fusion sont extraits de l’eau et du lithium, lequel est suffisamment abondant pour assurer l’approvisionnement d’un parc de réacteurs de fusion pendant des millions d’années. Un gramme de combustible libère autant d’énergie que 8 tonnes de pétrole. On estime que le coût de construction et le coût opérationnel d’un réacteur de fusion seront équivalents à ceux d’un réacteur nucléaire conventionnel. Un réacteur de fusion ne produisant pas de déchets de haute activité à vie longue, il ne génère pas de coûts liés au stockage et au retraitement. Quand Iter aura terminé sa campagne d’expériences, la production d’énergie de fusion à l’échelle industrielle et commerciale aura été démontrée.

Une promesse d’avenir Iter est né des promesses de l’énergie de fusion. Les 35 partenaires sont les suivants : Union européenne, Chine, Inde, Japon, Corée, Russie et États-Unis. Ensemble, ces nations représentent plus de 50% de la population mondiale et plus de 80% de la production de richesses de la planète. Elles ont mis en commun leur expertise et leurs ressources pour construire le premier réacteur de fusion de taille industrielle. La France est le pays-hôte. L’Union européenne (et la Suisse dans le cadre d’Euratom) est le membre-hôte, qui assume 45% du financement du programme. Tous les autres membres, Chine, Inde, Japon, Corée, Russie et États-Unis contribuent à hauteur de 9%.
Les membres contribuent essentiellement (~ 90%) « en nature », en fournissant les éléments de la machine, appelée « tokamak ». Le tokamak Iter compte plus d’un million de pièces. Depuis le milieu des années 1950, quand le concept de « tokamak » a été développé en Union soviétique, la recherche sur l’énergie de fusion s’est développée dans le cadre d’une vaste collaboration internationale. Au cours des derniers mois, de nombreux éléments de la machine, particulièrement complexes et massifs— plusieurs centaines de tonnes, plus de 15 mètres de long — ont été livrés à Iter. Ces éléments sont l’aboutissement de plusieurs années de fabrication dans les usines et les laboratoires du monde entier. Les éléments du tokamak doivent répondre à des exigences particulièrement rigoureuses et leur livraison doit respecter un calendrier très strict. « La construction de cette machine s’apparente à un puzzle tridimensionnel, dont chaque pièce doit être insérée à un moment prédéfini », dit Bernard Bigot, le directeur général d’ITER.

Fusion: comment ça marche?
1. Quelques grammes d’un mélange deutérium-tritium (isotopes de l’hydrogène) sont injectés dans la chambre à vide du tokamak.*

2. Ce mélange est porté à très haute température et se mue en plasma, 4e état de la matière.
3. Ce plasma ionise (électriquement chargé) est modelé et confine par un système d’aimants pesant au total 10 000 tonnes.
4. Les réactions de fusion se produisent quand le plasma atteint une température de 150 millions degrés Celsius—dix fois celle du cœur du Soleil.
5. Lors d’une réaction de fusion une infime masse de matière est convertie en une colossale quantité d’énergie (E=mc 2 ).
6. Les neutrons de très haute énergie générés  par la réaction de fusion ne sont pas confinés par la « cage magnétique », impactent les parois de la machine. Leur énergie cinétique est convertie en chaleur..
7. Un circuit d’eau sous pression évacue la chaleur. Dans une installation industrielle, cette chaleur génère de la vapeur qui, actionnant turbine et alternateur, produit l’électricité..
8. Des centaines de tokamaks ont été construits à ce jour; Iter sera le premier à produire des plasmas “en ignition” partiellement auto-entretenus.

Quelle sera la puissance du Tokamak Iter ?
L’installation Iter délivrera une puissance 500 MW thermiques. En mode continu, si Iter était connecté au réseau, cette puissance correspondrait à 200 MW électriques—de quoi alimenter quelque 200 000 foyers. Une installation de fusion commerciale disposera d’un volume de plasma plus important, produira de 10 à 15 fois plus de puissance électrique (de l’ordre de 2 GW) et pourra couvrir es besoins en électricité de 2 millions de foyers.
En termes de réduction des émissions de CO 2  quelle sera la contribution de fusion?
La fusion est une source d’énergie non-émettrice de CO 2 . Dans la lutte contre le changement climatique, sa contribution dépendra de la rapidité avec laquelle une filière de fusion pourra être déployée. Plus de 70% des émissions carbonées sont liées à la consommation d’énergie. Et plus de 80% de la consommation d’énergie repose sur les combustibles fossiles. « Si l’énergie de fusion, en complément des énergies renouvelables, se généralise, ’électricité pourrait connaître un usage encore plus important dans les transports, la construction et l’industrie, réduisant d’autant les émissions de gaz à effet de serre, estime Bernard Bigot. Utiliser exclusivement des énergies propres serait une bénédiction pour laplanète. »

Lancement de la phase d’assemblage

Les partenaires d’Iter fabriquent les pièces de la machine et les éléments de l’installation.

En gris, les bobines TF
Vous trouvez illustrations et détails sur les principales pièces de la machine à l’adresse suivante : https://www.iter.org/start-of-assemblyLe cryostat : fourni par l’Inde, le cryostat est un
thermos géant qui enveloppe la chambre à vide et le système magnétique du tokamak. Le cryostat est la plus grande enceinte sous vide jamais construite : 30 mètres de haut, 30 mètres de diamètre.
Il se compose de quatre sections : la base, le cylindre inférieur, le cylindre supérieur, et le couvercle. Les dimensions de chaque cylindre sont quasiment celles du cercle de pierre de Stonehenge.
La base pèse 1 250 tonnes.
C’est le plus lourd de tous les éléments de la machine
Iter. Au mois de mai, la base du cryostat a été le premier élément inséré dans le puits d’assemblage. Cette opération a été réalisée avec une précision de l’ordre de 3 millimètres.
Le système magnétique : Iter met en œuvre trois types d’aimants pour confiner, contrôler et modeler le plasma ultra-chaud (150 millions de degrés C).
Les aimants sont supraconducteurs et doivent être refroidis à une température proche de celle
du vide interstellaire — moins 269 degrés centigrades.
Les bobines de champ toroïdal (TF) : au nombre de 18 (plus une rechange), elles sont fabriquées par le Japon et l’Europe, en incluant des éléments fournis par la Chine, la Corée et la Russie. Plus de 40 compagnies
contribuent à leur fabrication.
Leur fonction est de confiner les particules ionisées du plasma. Haute comme un immeuble de quatre étages, chacune des bobines TF pèse 360 tonnes.
Trois bobines TF ont été livrées à Iter depuis le mois d’avril : deux en provenance du Japon, une en provenance d’Europe (Italie).
Les bobines de champ poloïdal (PF) : au nombre de six, elles sont fabriquées par la Chine,
l’Europe et la Russie.

Le cryostat se compose de quatre sections

De forme annulaire, les bobines PF ceinturent le tokamak et les bobines TF. Leur rôle consiste à modeler le plasma et à le tenir à distance des parois de la machine. Le diamètre de la plus petite est de 8
mètres, celui des deux plus grosses, de 24 mètres. Elles pèsent de 200 à 400 tonnes.
La première bobine PF, fournie par l’Europe et fabriquée en Chine a été livrée à ITER au mois de mai. Dans une usine située sur le site d’Iter, l’Europe finalise la fabrication de deux bobines de 17 mètres
de diamètre.

Le solénoïde central (CS) : c’est le plus puissant de tous les aimants d’Iter, le « cœur battant » de la machine qui initie le courant électrique au sein du plasma.

Le solénoïde central se compose de six modules qui, une assemblés, forment un élément de 18 mètres de haut et d’une masse de 1 000 tonnes.
L’intensité du champ magnétique généré par le solénoïde central pourrait soulever un porte-avions. Ses structures de support pourraient
résister à deux fois la poussée générée par les moteurs de la navette spatiale.
La chambre à vide : elle est composée de neuf sections (« secteurs »), dont 5 sont fabriquées par l’Europe et 4 par la Corée,

avec des éléments annexes fournis par la Russie. La chambre à vide et sa double paroi d’acier inoxydable forment une enceinte sous vide totalement hermétique.
C’est à l’intérieur de cette enceinte que se produisent les réactions de fusion. Quarante-quatre ouvertures donnent accès aux outils de
télémanipulation, aux systèmes de chauffage, de diagnostics, etc.
Les parois internes de la chambre à vide sont « carrelées »
par des modules de couverture de manière à la protéger du flux de neutrons généré par les réactions de fusion.
En orange, les bobines PF

Un des six modules du solénoïde central

La chambre à vide d'Iter

Le volume de plasma contenu dans la chambre à vide d’Iter est dix fois supérieur (840 m 3 )
à celui du plus gros tokamak actuellement en opération (le JET européen au Royaume-Uni).
Le premier secteur de chambre à vide, fourni par la Corée, est arrivé au port de Fos-sur-Mer le 22 juillet.
Bâtiments et génie civil : La construction des bâtiments de l’installation est assurée par l’Europe ; les travaux de génie civil sont réalisés à hauteur de 75%. Quelques exemples :
 Le Bâtiment tokamak, ainsi que le Hall d’assemblage, connectés par un système de rails long d’une centaine de mètres et supportant un double pont roulant d’une capacité de levage de 1 500 tonnes, sont aujourd’hui finalisés.
 L’usine cryogénique, la plus puissante du monde avec celles du CERN, est finalisée à 60%. Elle fournit l’hélium liquide utilisé pour refroidir les aimants supraconducteurs.
Ses équipements sont fabriqués en Chine, en Inde, en République Tchèque, en Finlande, en Italie, au Japon et en France. Les lignes cryogéniques, qui distribuent les fluides au différents systèmes de la machine sont fournies par l’Inde.  Les deux bâtiments de conversion électrique (alternatif/contenu) distribuent la puissance électrique au voltage et ampérage requis par le système magnétique. Leur équipement est fourni par la Chine, l’Inde, la Corée et la Russie. L’assemblage d’Iter : ITER Organization assure l’intégration des différentes pièces, éléments et systèmes fournis par les partenaires du programme— celles du tokamak lui-même mais également, en parallèle, celles de l’ensemble des systèmes auxiliaires, chauffage radiofréquence, cycle du combustible, cryogénie, refroidissement, vide, contrôle-commande et installation électrique.
Les activités d’assemblage les plus spectaculaires se déploient dans le Bâtiment tokamak, dont le tokamak occupe l’espace central. Tout au long des procédures d’assemblage, la température à l’intérieur de ce bâtiment sera précisément régulée de matière à éviter les plus infimes variations dans les dimensions des éléments les plus massifs.
Plus de 150 outils spécialisés, dont certains pèsent plus de 800 tonnes, seront mis en œuvre pour aligner, assembler et positionner très précisément les éléments de la machine.
Neuf « sous-assemblages », constitués d’un secteur de chambre à vide, de deux aimants de champ toroïdal et d’une protection thermique, seront successivement préassemblés avant d’être positionnés dans le puits d’assemblage et soudés entre eux pour constituer le cœur du
tokamak.
La taille et le poids des principaux éléments du tokamak, les infimes tolérances de positionnement et d’assemblage ainsi qu’un calendrier très serré se conjuguent pour faire de l’assemblage d’Iter un défi d’ingénierie et de logistique d’une ampleur exceptionnelle.
La phase d’assemblage doit durer de quatre à cinq ans.

pièce par pièce
iter
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