21 - LAFUSION CONTRÔLÉE, ESPOIRS ET DÉCONVENUES
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Au cours des années 1950, on a imaginé une foule de configurations magnétiques.
Après un processus de décantation assez rapide (10 ans), une seule d’entre elles,
le Tokamak (figure 21.4 ) est à l’origine d’une véritable filière. Elle est de loin la plus
étudiée et a donné lieu depuis 1968 à des réalisations imposantes. Il s’agit d’un
anneau de plasma parcouru par un courant de forte intensité (des mégaampères),
placé pour des raisons de stabilité dans un champ magnétique toroïdal créé par un
solénoïde torique. Au courant correspond un champ magnétique poloïdal qui s’ajoutant au précédent, toroïdal, contribue à la formation de lignes de champ enroulées
en hélice sur des surfaces toriques emboîtées : ce sont les « surfaces magnétiques »
contenant aussi les lignes de courant et sur lesquelles la pression de plasma est
constante.
Des relations d’échelle semi-empiriques montrent que le temps de confinement
de l’énergie est d’autant plus long que la machine est plus grosse. On peut voir sur
la figure 21.5 que, du modeste T3 russe (soviétique à l’époque) des années 1960
aux grandes machines de la génération 1980 et 90, les performances en termes de
« triple produit » nTτ et de température se sont améliorées d’un nombre respectable d’ordres de grandeur. Au milieu des années 1990, on a presque atteint le stade
appelé « break-even » dans lequel l’énergie libérée par la réaction de fusion est
de l’ordre de celle, thermique, contenue dans le plasma. Mais ce n’est pas encore
l’allumage.
Comme le montre le tableau II relatif à la machine JET (Joint European Tokamak)
mise en œuvre par la communauté européenne, un grand Tokamak représente un
projet dont l’étude, la construction et l’exploitation s’étendent sur des décennies,
entraînant ainsi de façon tout à fait normale une obligation de pensée unique.
Tableau II - Vie d’un grand Tokamak : le JET
1973-75
Elaboration du projet
1975-77
Discussions pour le choix du site
1983
Premier plasma
1991
Première expérience DT
1997
P fusion : 16 MW (DT) - énergie : 13 MJ
2000
Rétrocession à la Grande-Bretagne
Pour atteindre l’allumage, une machine de la prochaine génération de Tokamaks
doit être encore plus grosse. En effet, visant un triple produit nTτ ≥ 3 ×10
22 cm
–3 .K.s,
et d’après la loi d’échelle de GOLDSTON (1985) I 2 (MA) = 1,4 ×10
–20 nTτ, on obtient
pour le courant la condition :
I ≥ 2 ×10 7 A
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Au cours des années 1950, on a imaginé une foule de configurations magnétiques.
Après un processus de décantation assez rapide (10 ans), une seule d’entre elles,
le Tokamak (figure 21.4 ) est à l’origine d’une véritable filière. Elle est de loin la plus
étudiée et a donné lieu depuis 1968 à des réalisations imposantes. Il s’agit d’un
anneau de plasma parcouru par un courant de forte intensité (des mégaampères),
placé pour des raisons de stabilité dans un champ magnétique toroïdal créé par un
solénoïde torique. Au courant correspond un champ magnétique poloïdal qui s’ajoutant au précédent, toroïdal, contribue à la formation de lignes de champ enroulées
en hélice sur des surfaces toriques emboîtées : ce sont les « surfaces magnétiques »
contenant aussi les lignes de courant et sur lesquelles la pression de plasma est
constante.
Des relations d’échelle semi-empiriques montrent que le temps de confinement
de l’énergie est d’autant plus long que la machine est plus grosse. On peut voir sur
la figure 21.5 que, du modeste T3 russe (soviétique à l’époque) des années 1960
aux grandes machines de la génération 1980 et 90, les performances en termes de
« triple produit » nTτ et de température se sont améliorées d’un nombre respectable d’ordres de grandeur. Au milieu des années 1990, on a presque atteint le stade
appelé « break-even » dans lequel l’énergie libérée par la réaction de fusion est
de l’ordre de celle, thermique, contenue dans le plasma. Mais ce n’est pas encore
l’allumage.
Comme le montre le tableau II relatif à la machine JET (Joint European Tokamak)
mise en œuvre par la communauté européenne, un grand Tokamak représente un
projet dont l’étude, la construction et l’exploitation s’étendent sur des décennies,
entraînant ainsi de façon tout à fait normale une obligation de pensée unique.
Tableau II - Vie d’un grand Tokamak : le JET
1973-75
Elaboration du projet
1975-77
Discussions pour le choix du site
1983
Premier plasma
1991
Première expérience DT
1997
P fusion : 16 MW (DT) - énergie : 13 MJ
2000
Rétrocession à la Grande-Bretagne
Pour atteindre l’allumage, une machine de la prochaine génération de Tokamaks
doit être encore plus grosse. En effet, visant un triple produit nTτ ≥ 3 ×10
22 cm
–3 .K.s,
et d’après la loi d’échelle de GOLDSTON (1985) I 2 (MA) = 1,4 ×10
–20 nTτ, on obtient
pour le courant la condition :
I ≥ 2 ×10 7 A