« Des pipelines de gaz boré aussi longs qu’un gratte-ciel » : ITER se prépare à purifier le plasma de fusion avec un projet titanesque et audacieux

Le projet ITER, reconnue comme l’une des plus grandes entreprises scientifiques mondiales, se concentre sur l’énergie de fusion, une source prometteuse et potentiellement inépuisable. Pour atteindre ses objectifs, l’équipe a mis en place un système innovant appelé boronisation. Cette technique est essentielle pour maintenir la pureté du plasma, un composant clé du processus de fusion. Grâce à l’application d’une fine couche de bore sur les surfaces exposées au plasma, ce système s’efforce de minimiser les impuretés et d’assurer un fonctionnement optimal du réacteur.

La boronisation : une innovation cruciale

La boronisation est un procédé sophistiqué qui implique l’utilisation de diborane, un composé d’hydrogène et de bore. Ce gaz est injecté dans le tokamak à une concentration de 5 % dans un gaz porteur d’hélium. Une fois à l’intérieur, le diborane se décompose et se dépose sur les parois du plasma grâce à une méthode assistée par décharge luminescente. Ce processus permet de créer un plasma froid qui assure une liaison chimique du bore sur la surface du matériau.

Pour réaliser cette opération à grande échelle, plus d’un kilomètre de conduites sont installées à l’intérieur du bâtiment Tokamak, avec 400 mètres supplémentaires à l’intérieur du vaisseau et 21 points d’injection de gaz. Ces infrastructures complexes reflètent l’ampleur et l’ambition du projet ITER. Selon Gabor Kiss, ingénieur en intégration des processus de ravitaillement, ces adaptations ne devraient pas perturber les séquences d’installation de l’usine.

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Collaboration internationale et défis de conception

Le projet ITER bénéficie d’une collaboration internationale sans précédent pour relever les défis techniques. Bien que le design d’ITER ait initialement prévu un nettoyage par décharge luminescente pour l’entretien, l’adaptation de cette technologie pour une boronisation fréquente a posé deux défis majeurs. Le premier concerne la compatibilité du design de l’anode haute énergie d’ITER avec des cycles fréquents. Des tests à venir au tokamak EAST en Chine devraient apporter des réponses à ce sujet.

Le second défi était la détermination de l’emplacement des anodes pour garantir une couverture uniforme en bore. Pour résoudre ce problème, une collaboration internationale a été mise en place. Tom Wauters, spécialiste des interactions plasma-paroi à ITER, souligne l’importance de cette coopération avec des experts de l’International Tokamak Physics Activity. Grâce à la modélisation et aux tests collaboratifs avec les tokamaks ASDEX Upgrade (Allemagne) et WEST (France), l’équipe a décidé d’ajouter quatre anodes supplémentaires au vaisseau pour obtenir la distribution de bore la plus efficace possible.

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Fréquence opérationnelle et mesures de sécurité

Avec l’avancement de la conception, des questions opérationnelles se posent, notamment la fréquence à laquelle la boronisation doit être effectuée. Des études récentes suggèrent qu’une seule application pourrait être efficace pendant 2,5 à 12,5 semaines, avec un intervalle maximal prévu de deux semaines.

Étant donné que le diborane est toxique et explosif, des mesures de sécurité spécifiques sont impératives. Le composé sera stocké dans une « cabine à gaz » sécurisée construite à l’extérieur du bâtiment des diagnostics. Tout diborane non décomposé pompé hors du tokamak doit être neutralisé. Deux méthodes de destruction sont évaluées : chauffer le gaz à 700°C pour une décomposition thermique, ou utiliser un piège chimique propriétaire. Ces mesures garantissent la sécurité du personnel et de l’environnement.

Perspectives d’avenir et installation

Avec une stratégie à long terme définie, le projet ITER avance vers l’installation de son système de boronisation. L’espace nécessaire pour le système d’élimination du diborane est déjà en cours d’aménagement dans le bâtiment Tritium. Le projet prévoit de débuter l’installation en 2028, démontrant ainsi sa détermination à surmonter les défis techniques et logistiques.

En explorant ces solutions novatrices et en s’appuyant sur une collaboration internationale, ITER se positionne à l’avant-garde de la recherche sur la fusion. Comment ces avancées influenceront-elles l’avenir de l’énergie de fusion et la transition énergétique globale ?