Vendredi 1er décembre, l’IRFM a coordonné, à La Bergerie, la diffusion en direct de l’inauguration du dispositif de fusion nucléaire JT-60SA, sur le site du National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology (QST) à Naka (Japon). Une assemblée de quarante personnes s’est réunie dès 6 heures du matin pour partager collectivement ce moment marquant.
JT-60SA est le plus grand tokamak jamais mis en fonctionnement à ce jour. Conçu et financé par l’Union européenne et le Japon dans le cadre de la collaboration « Approche élargie », mise en place en parallèle de l’accord Iter, il a impliqué le CEA dans sa conception et construction. Alors que JT-60SA vient de réaliser ses premiers plasmas, les équipes du CEA-IRFM vont jouer un rôle majeur dans son exploitation scientifique.
JT-60SA est le fruit de l’accord « Approche Elargie », une collaboration scientifique signée entre l’Union européenne et le Japon qui vise à faire progresser le savoir-faire dans le domaine de la fusion nucléaire, en parallèle d’Iter, par l’intermédiaire de trois projets dont la réalisation du tokamak JT-60SA. Les travaux ont commencé en 2007 et se sont achevés en 2020 avec la fin de la phase d’assemblage. Depuis, une série d’améliorations techniques ont été apportées afin de réaliser un premier plasma le 23 octobre dernier.
Ce tokamak utilise une partie des infrastructures du tokamak japonais précédent. Il est doté de bobines supraconductrices permettant la réalisation de décharges longues et va bénéficier d’une puissance de chauffage de 41MW. Le sigle SA signifie « super-advanced », car ce tokamak permettra l’étude des modes très avancés de fonctionnement. JT-60SA a été conçu pour accompagner l’exploitation d’Iter avec un programme scientifique complémentaire de R&D. Il doit aussi étudier la meilleure façon d’optimiser les performances du plasma des futures centrales à fusion, notamment en développant des scénarios de fonctionnement continu pour Demo, le projet de démonstrateur de production d’électricité qui est au cœur du programme européen Fusion.
Le CEA fortement impliqué dans la conception et l’exploitation de JT-60SA
Au démarrage du projet, le CEA a été désigné par le gouvernement français pour réaliser les engagements pris dans le cadre de l’« Approche Elargie ». Ainsi, ses équipes ont fourni :
- 10 des 20 aimants principaux de JT-60SA, fabriqués à Belfort par General Electric sous la supervision du CEA ;
- L’ensemble des structures mécaniques de tenue des aimants, fabriquées par deux PME françaises
(SDMS à Saint-Romans et Alsyom à Tarbes) sous la supervision du CEA ; - La station d’essai cryogénique permettant les tests des 18 aimants principaux, construite au CEA à Saclay ;
- L’usine cryogénique permettant de faire fonctionner l’ensemble des aimants à une température de -269°C,
conçue, fabriquée et installée au Japon par Air Liquide avec le CEA ; - Un ensemble de 5 alimentations électriques permettant de faire fonctionner les aimants,
fabriquées par l’entreprise JEMA en Espagne, sous le contrôle du CEA.
Au-delà de ses engagements au titre de l’Approche élargie, le CEA a également été impliqué dans le développement du plan de recherche de JT-60SA en assurant la coordination de la contribution européenne ; ainsi que dans la préparation de sa mise en service et de son exploitation scientifique. Ainsi la direction des expériences sera assurée par une équipe de trois « Experiment Leaders », deux japonais et un européen choisi au CEA. Le CEA a également pris la responsabilité des activités de R&D pour les composants de première paroi les plus sollicités : les éléments du divertor.
Pour le CEA, JT-60SA offre l’opportunité de comparer et compléter les résultats obtenus sur son tokamak West, dont le but est également de lever certains des verrous de la production d’énergie par fusion magnétique, tels que le contrôle des flux de chaleur et de particules sortant du plasma ou le confinement du plasma en présence de particules très énergétiques. L’implication du CEA dans JT-60SA va faciliter le développement des synergies entre les deux machines et élargir les possibilités de collaboration internationale, avec un fort impact scientifique dans un contexte international très compétitif. A noter : le CEA s’est doté d’un centre de participation à distance, basé à Cadarache, qui pourra être utilisé par tous les chercheurs européens pour contribuer aux expériences de JT-60SA.
JT-60 SA, un élément clé de la feuille de route de la fusion nucléaire
« Ce qui se passe ici aujourd’hui va compter, demain, lorsqu’il faudra décider de la contribution de la fusion à un bouquet énergétique sans carbone. JT-60SA est un élément clé de la feuille de route en matière de fusion, car il offre à nos experts une possibilité unique d’apprendre, de faire fonctionner ce dispositif et de partager ces connaissances précieuses avec Iter. Il a en outre permis aux laboratoires de recherche et à l’industrie européenne, conjointement avec le Japon, de travailler main dans la main, en développant un véritable partenariat », s’est félicité Marc Lachaise, directeur de Fusion for Energy (F4E).
« L’expertise historique des équipes du CEA dans les domaines de la cryotechnologie et des aimants supraconducteurs a pleinement été mobilisée, avec celle des partenaires européens et notamment français, ainsi que celle des partenaires industriels Air Liquide, General Electric, SDMS et Alsyom. JT-60SA jouera un rôle clé dans la feuille de route de la fusion nucléaire, et les chercheurs européens et japonais tireront un grand bénéfice de cette collaboration dans les années à venir » a déclaré Anne-Isabelle Etienvre, directrice de la recherche fondamentale du CEA.
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