Fusion nucléaire: le tokamak de l’EPFL fête ses 30 ans

L'Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) n'a pas attendu les crises climatiques et énergétiques pour s'engager dans la recherche d'une source d'énergie propre, sûre et potentiellement inépuisable, indique-t-elle dans un communiqué.

Depuis la création du Centre de recherche en physique des plasmas (CRPP) en 1961 et la mise en service du Tokamak à configuration variable (TCV) dès 1992, la haute école s'est constituée en acteur majeur de la recherche en fusion nucléaire. Son objectif: reproduire les réactions qui ont lieu au cœur des étoiles.

Anneau métallique

Les scientifiques sont déjà capables d'obtenir des réactions de fusion nucléaire sur Terre. Le défi, c'est de les maintenir sur la durée et de récolter la chaleur qui en découle afin de la transformer en électricité.

A l'EPFL, c'est précisément dans une chambre dite à confinement toroïdal, le tokamak, que l'on étudie la façon d'y arriver. Le tokamak - acronyme dérivé du russe - se présente comme un anneau métallique entouré d'électro-aimants.

Les scientifiques y chauffent à plus de 100 millions de degrés un gaz de deutérium - un isotope de l'hydrogène - pour le transformer en plasma et générer des collisions très énergétiques entre les noyaux des atomes. Le champ magnétique permet au plasma de rester au centre de la chambre sans en toucher les parois.

'C'est un peu comme si on reproduisait une petite étoile sur Terre', schématise Yves Martin, adjoint du directeur de la Faculté des sciences de base Swiss Plasma Center de l'EPFL, interrogé par Keystone-ATS. L'idée étant de reproduire l'énergie du soleil, complète-t-il.

Coeur inchangé depuis 30 ans

Le CRPP, devenu en 2015 Swiss Plasma Center, occupe environ 200 personnes en recherche ou aux études. Il est reconnu comme l'une des plates-formes de recherche en fusion les plus importantes d'Europe en raison de ses caractéristiques et de sa flexibilité.

'Nous avons construit tout cela avant l'existence d'internet, et le cœur de la machine est toujours le même aujourd'hui', note Basil Duval, responsable des systèmes de mesures du TCV, cité dans le communiqué.

Pour marquer ce jubilé, le Swiss Plasma Center accueillait jeudi différentes personnalités, notamment des représentants du consortium EUROfusion, en charge de plusieurs initiatives dont la mise au point des fondements théoriques est testée au TCV. Le conseiller fédéral Guy Parmelin devait prononcer un discours en fin de journée.

Une approche unique

Parce qu'il est 'à configuration variable', le TCV sert principalement à étudier l'effet de la forme du plasma sur ses caractéristiques (température, qualité du confinement) ainsi qu'à investiguer de nouvelles formes de plasma.

Il permet aussi d'étudier la configuration du 'divergeur', un dispositif permettant de contrôler l'échappement de l'énergie du cœur du plasma, qui est l'un des défis à résoudre pour que les plasmas puissent être maintenus, sans endommager le réacteur, pendant de longues durées.

Dans une récente collaboration, le Swiss Plasma Center s'est associé avec Google DeepMind afin d'appliquer des techniques d'apprentissage profond et d'intelligence artificielle à la gestion en temps réel des paramètres contrôlant le plasma. Ces méthodes ont été appliquées pour la première fois à des plasmas réels au sein du TCV.

Le tokamak est entouré de systèmes de chauffage (micro-ondes et injection de particules chaudes) et de beaucoup de systèmes de mesures (température, densité, rayonnement, fluctuations et autres paramètres cruciaux).

Dans les usines à fusions du futur, la chaleur produite par les réactions de fusion alimentera des turbines, comme dans les centrales actuelles à fission, afin de produire de grandes quantités d'une électricité durable et sans émissions de gaz à effet de serre ni de déchets radioactifs à longue durée de vie, conclut l'EPFL.

Depuis la création du Centre de recherche en physique des plasmas en 1961 et la mise en service du Tokamak à configuration variable (TCV) dès 1992, l'Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) s'est constituée en acteur majeur de ce domaine.

Photo: Keystone/LAURENT GILLIERON