International Thermonuclear Experimental Reactor - Définition

Introduction

Coupe du tokamak ITER

ITER (originellement en anglais : International Thermonuclear Experimental Reactor ou en français : « réacteur expérimental thermonucléaire international ») est un prototype de réacteur nucléaire à fusion actuellement en construction à proximité de Cadarache (France). Ce prototype est destiné à vérifier la « faisabilité scientifique et technique de la fusion nucléaire comme nouvelle source d’énergie ».

ITER qui devait, selon ses concepteurs, être achevé en 2019, soit trois ans de retard sur l'agenda initial, va être à nouveau décalé en février 2010, les délais s'étant avérés trop optimistes. Le budget, initialement estimé à 10 milliards d'euros (50 % pour la construction et 50 % pour l'exploitation), va subir une augmentation de 3 milliards à 20 milliards. En juin 2009, la BBC a affirmé que le coût du projet a doublé comparativement à l'estimé initial, passant à 16 milliards de dollars, ce qui pourrait inciter les responsables du programme à diminuer de façon notable la taille du projet.

Le prototype ITER ne produira pas d'électricité, mais de la chaleur : il aura selon ses concepteurs une puissance thermique de 500 MW. Il est basé sur les technologies déjà utilisées dans les tokamaks (DIII-D, TFTR, JET, JT-60 et T-15) qui ne produisent pas non plus d'électricité. Mais ITER doit tester les technologies nécessaires à la fabrication du réacteur expérimental DEMO (d'une puissance prévisionnelle de 1 500 MW électrique), dont l'objectif sera de démontrer la faisabilité industrielle de la production d’électricité par la fusion nucléaire.

Un autre projet vise à tester la possibilité de retirer de l'énergie utile de la fusion nucléaire; HIPER (pour High Power Laser Energy Research), avec un budget initial estimé à 600 millions €.

Histoire

Proposition initialement soviétique

C'est lors du Sommet de Genève, en novembre 1985 que Mikhaïl Gorbatchev a proposé de réaliser un programme international pour construire la prochaine génération de tokamak. L'Union soviétique travaillait depuis plusieurs années sur ce type de réacteur exploitant la fusion nucléaire, phénomène qui existe en permanence au sein des étoiles.

En octobre 1986, les États-Unis, l'Europe et le Japon acceptent de rejoindre l'Union soviétique au sein de ce projet. C'est ainsi qu'il a été décidé de créer ITER, qui fut placé sous l'autorité de l'Agence internationale de l'énergie atomique (AIEA). Initialement, seuls quatre membres participaient à ITER : la Russie, les États-Unis, l'Europe (en association avec le Canada) et le Japon.

Phase d'étude, de conception et de coordination

En avril 1988, débuta la phase de conception (appelée Conceptual design activities ou CDA). Cette phase avait pour but de faire la synthèse des résultats des différents programmes existants pour les intégrer à ITER. La CDA se termina en décembre 1990.

En juillet 1992, à Washington (District de Columbia) aux États-Unis, les quatre membres signèrent un accord qui lança la phase d'ingénierie (appelée Engineering design activity ou EDA) qui dura six ans. Cette phase se termina comme prévu fin 1998.

Les États-Unis quittèrent le projet à la fin de la phase EDA, car ils jugeaient ce projet incertain et ruineux.

Suite au retrait des États-Unis fut décidé le lancement de la deuxième phase de l'EDA. Cette seconde phase avait pour but de revoir à la baisse les objectifs d'ITER, de manière à prendre en considération le manque de financement engendré par le retrait des États-Unis. Cette phase se termina en juillet 2001.

La phase de coordination (appelée Coordinated technical activities ou CTA) se termina fin 2002. Elle avait pour but de préparer la phase de conception. Elle souleva la question de l'emplacement du site de construction, mais également celles du financement et du cadre juridique d'ITER.

En janvier 2003, la Chine rejoignit ITER, suivie en février du retour des États-Unis et en juin de l'arrivée de la Corée du Sud.

Choix du site de construction du prototype

Initialement, quatre sites de construction ont été proposés :

• Cadarache, dans la région Provence-Alpes-Côte d'Azur (PACA), en France ;
• Clarington, dans l'Ontario au Canada ;
• Rokkasho (en), au nord de l'île Honshu au Japon ;
• Vandellos, en Espagne.

Le choix du site était très important politiquement, mais surtout économiquement. L'investissement d'ITER est estimé à 10 milliards d'euros sur 40 ans. Une étude réalisée en France en 2002 prévoit qu'ITER créera 3 000 emplois indirects pendant les 10 ans de construction et 3 250 emplois indirects pendant les 20 ans d'exploitation (dont les 3/4 environ en région PACA).

Après une querelle franco-espagnole, l'Espagne a retiré sa proposition le 26 novembre 2003. Cadarache est ainsi resté le seul site soutenu par l'Union européenne. La proposition canadienne de Clarington a disparu d'elle-même, faute de véritable financement et de volonté politique des Canadiens, qui ont décidé de rejoindre le point de vue de l'UE. Le site de Cadarache a également reçu le soutien de la Chine et de la Russie tandis que le site de Rokkasho recevait celui des États-Unis et de la Corée du Sud.

Emplacement du site de Cadarache en France

En mai 2005, avant même que le choix du site n'ait été arrêté, le site de Cadarache semblait déjà avoir l'avantage, si bien que l'Union européenne avait décidé, quelle que soit la décision, de commencer les travaux à Cadarache. La déclaration discrète du Premier ministre japonais Jun'ichirō Koizumi le 2 mai 2005 semblait déjà confirmer l'installation d'ITER en France. Celle-ci a proposé de doubler son financement pour la phase de construction, qui passerait à 914 millions d'euros. Le gouvernement français a également demandé aux collectivités locales d'augmenter leur financement, qui est actuellement de 447 millions d'euros.

Alors que le gouvernement japonais défendait toujours officiellement la candidature de son site, il laissait entendre à plusieurs reprises qu'il ne se battrait plus pour avoir 100 % du projet. Le 5 mai à Genève en Suisse, un accord technique a été signé entre le Japon et l'Union européenne, où il était stipulé que le pays hôte (aucun nom n'est alors cité) assumerait 40 % du prix de construction d'ITER, alors que le pays non hôte obtiendrait :

• 20 % des contrats industriels pour la construction ;
• 20 % des effectifs permanents d'ITER ;
• un programme complémentaire de recherche d'un montant de 700 millions d'euros financé à moitié par le pays hôte et non-hôte ;
• la construction d'un centre d'étude de matériaux pour la paroi d'ITER, baptisé International Fusion Materials Irradiation Facility (IFMIF) ;
• le soutien du pays hôte à sa candidature pour le poste de directeur général d'ITER.

Tous ces avantages seront obtenus sans que la contribution n'augmente par rapport aux autres membres non hôtes, qui est de 10 % du coût de construction. Le Japon renonce alors implicitement à accueillir le réacteur, mais gagne sur de nombreux tableaux.

C'est finalement à Moscou, le 28 juin 2005, qu'a été signée la déclaration commune de tous les membres du programme ITER, désignant Cadarache comme le site de construction du réacteur. Kaname Ikeda, ancien ambassadeur japonais, nommé comme directeur général de l'organisation en décembre 2005, prend ses fonctions en octobre 2007, à l'occasion de l'entrée en vigueur de l'accord sur la création de l'organisation internationale ITER.

Phase de construction et d'exploitation

Le 21 novembre 2006 est signé au Palais de l'Élysée l'accord final sur la construction d'ITER, par les représentants de la Chine, de la Corée du Sud, des États-Unis, de l'Inde, du Japon, de la Russie et de l'Union européenne. Les trois textes composant cet accord devront être ratifiés par tous les signataires. La même journée, après la signature de l'accord, le premier conseil des gouverneurs d'ITER a eu lieu au Centre de conférences internationales à Paris.

La phase de construction débute en 2007 et doit durer dix ans. La première phase consiste à défricher la moitié des 180 hectares du site, l'autre moitié restant à l'état naturel. Durant cette phase, l'archéologie préventive a mis en lumière quelques découvertes comme une nécropole du V^e siècle et une fabrique de verre XVIII^e siècle.

Le comité de direction du projet ITER à Cadarache a désigné l'organisme de contrôle agréé belge AIB-Vinçotte International comme organisme de contrôle agréé pour l'inspection de la cuve sous vide dans laquelle s'opérera la fusion, cœur du projet. En effet, AIB-Vinçotte dispose du statut d'« organisme de contrôle agréé par les autorités de sûreté nucléaire françaises ».

La phase d'exploitation devrait commencer en 2018 (premier plasma) et durer 21 ans.

La durée effective d'utilisation d'ITER prévue est de 400 h, réparties en de multiples expériences et tests de quelques minutes, et ce pour des problèmes de matériaux. À comparer avec les 7 000 ou 8 000 h/an d'utilisation d'une installation industrielle, et ce pendant 40 à 60 ans.

Phase de démantèlement

Une fois la phase d'exploitation terminée, il faudra démanteler l'installation. Les sous-produits de fusion nucléaire issus d'ITER sont peu voire pas du tout radioactifs, ce qui n'est pas le cas de la chambre, qui devra être traitée comme il se doit pour respecter les normes de sécurité qui seront alors en vigueur. Des déchets vont également être indirectement produits par la dégradation de la chambre sous irradiation (rayonnements alpha échappant au confinement, neutrons). Par exemple, des atomes de carbone seront arrachés aux céramiques des parois, ce qui conduit à la production d'hydrocarbures tritiées, dans l'enceinte de confinement. Cette phase devrait durer cinq ans.

Après ITER

Après la phase d'exploitation et suivant les résultats obtenus, un autre réacteur expérimental de puissance équivalente à un réacteur industriel pourrait être créé. Nommé DEMO (pour DEMOnstration Power Plant, ce qui, en français, signifie Centrale électrique de démonstration), il sera destiné à étudier la possibilité d'une exploitation commerciale à proprement parler, après quoi les premiers réacteurs d'application pourront être fabriqués, sans doute pas avant 2050.