Le JET et la Suisse

La Suisse participe activement à la recherche sur la fusion contrôlée effectuée au JET (Joint European Torus) situé à Culham, Grande-Bretagne. En collaboration avec des collègues des autres pays européens ayant adhéré au programme commun coordonné par l'Euratom, ainsi que du reste du monde, nos chercheurs explorent la faisabilité de la fusion, source d’énergie sûre, propre et virtuellement illimitée pour les générations futures.

La fusion est la source d’énergie des étoiles et notamment du Soleil. Sur terre, pour libérer de l’énergie par fusion, le plasma (c.-à-d un gaz complètement ionisé) doit être porté à des températures extrêmes. JET est une des expériences de fusion dans le monde où les physiciens et les ingénieurs essaient de produire, confiner et étudier des plasmas à des températures de plusieurs centaines de millions de degrés.

JET est la plus grande, la plus avancée au monde, des machines permettant cette recherche. C’est actuellement aussi la seule machine à pouvoir utiliser le même mélange de Deutérium et de Tritium qui alimentera les réacteurs futurs. Avec une puissance de fusion produite de 16 MW, JET détient le record mondial. JET est la plateforme idéale pour tester les matériaux spéciaux nécessaires aux réacteurs ainsi que les prototypes de diagnostics et les méthodes de chauffage dans des conditions réalistes.

Le programme scientifique sur JET, et l’effort européen sur la fusion en général, est entrepris et coordonné par l’EFDA ( European Fusion Development Agreement ou "Accord Européen pour le développement de la Fusion").

Depuis 1979, la Suisse est associée au programme européen de recherche en fusion thermonucléaire contrôlée et depuis 1999 membre de l'EFDA. L’exécution de la fraction suisse de ce programme est effectuée au Centre de Recherches en Physique des Plasmas (CRPP) de l’Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne. Créé en 1961, le CRPP est actif dans la recherche en physique des plasmas et, depuis 1979, plus spécialement dans la fusion thermonucléaire. En 1994, le groupe de technologie de la fusion de l’institut Paul Scherrer (PSI) a été rattaché au CRPP. Les activités "fusion" de l’Association Euratom-Confédération Suisse se trouvent ainsi concentrées sous la bannière du CRPP. Ses pages web (http://crppwww.epfl.ch/) fournissent de l'information détaillée sur le programme de recherches.

Le CRPP, Centre de Compétence National dans le domaine des Plasmas rattaché à la Faculté des Sciences de base de l'EPFL, assure l’enseignement et la recherche en physique des plasmas, ainsi que les activités scientifiques de recherches en fusion effectuées dans le cadre de l’Association Euratom - Confédération Suisse. Le tokamak du CRPP, TCV (Tokamak à Configuration Variable), est la plus grande installation expérimentale de l'EPFL.

Les expériences menées sur le TCV ont pour objectif de repousser les frontières de fonctionnement des tokamaks vers des régimes d’opération encore inexplorés dont les performances seraient améliorées (temps de confinement et rapport de l’énergie contenue dans le plasma sur l’énergie magnétique). Pendant plusieurs années, des études théoriques portant sur les qualités et la réalisation des plasmas allongés ont été effectuées, aboutissant à la construction de TCV dont la flexibilité de fonctionnement a été largement démontrée par les diverses formes de plasma obtenues à ce jour. Par ailleurs, un programme intense, et unique au monde, de chauffage additionnel (à celui produit par le courant du plasma) par onde cyclotronique électronique (ECRH), est entrepris sur le TCV.

Reconnu pour ses compétences, le CRPP est devenu le Centre européen de tests des systèmes de chauffage par ECRH, cette installation expérimentale comprend : un gyrotron (170 GHz) de 2MW, de puissance, une ligne de transmission micro-onde, une charge de calibration. Par ailleurs un prototype d’antenne d’émission micro-onde pour ITER fait l’objet d’une étude spéciale au CRPP.

L’Association Euratom – Suisse participe activement aux campagnes expérimentales sur JET. Le CRPP a été le pivot dans la fabrication des deux antennes TAE dont une est déjà installée dans le tore de JET. L’utilisation de ces antennes permettra de progresser dans la compréhension physique des instabilités qui peuvent être excitées par les particules alphas dans le réacteur et, par conséquent, d’améliorer notre capacité à prédire et contrôler un plasma qui brûle.

L’équipe de la Technologie de Fusion, située au PSI, réalise les études des supraconducteurs et des matériaux qui entrent dans la construction des installations de recherches et dans les futurs réacteurs expérimentaux. SULTAN, l’installation de test de supraconducteurs, permet de faire les essais de tous les câbles développés pour ITER. La supraconductivité à haute température est également développée pour une utilisation éventuelle dans les amenées de courant d’ITER. Dans le cadre englobant l’aspect environnemental de la fusion, le CRPP travaille, notamment avec l’industrie, sur des aciers ferritiques martensitiques et des alliages de titane, qui ont une faible activation résiduelle.

Dans une perspective d’avenir, l’Association suisse prépare également « l’Approche élargie » de la recherche en participant , avec l’Europe, à IFMIF (Installation internationale pour l’étude des matériaux irradiés) qui permettra d’avancer en parallèle dans l’adéquation des matériaux structurels aux contraintes des centrales à fusion. Dans cette « Approche », des améliorations du tokamak japonais sont également prévues, ainsi qu’un Centre de calcul international devant compléter l’analyse des résultats obtenus sur ITER.

Les résultats scientifiques exceptionnels du JET et l’expertise obtenue par l'exploitation collective de cette installation ont permis à l’Europe de jouer un rôle clé dans l’élaboration de la machine suivante, ITER, financée à l’échelle mondiale. ITER pourra produire de 500 à 700MW d’énergie de fusion. La fusion est l’une des plus importantes et l’une des plus prometteuses des missions scientifiques entreprises par la Suisse et ses chercheurs.