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La Commission Nationale du Débat Public avait été saisie de ce projet en janvier 2004. À cette occasion, nous avions été appelé à apporter notre contribution pour éclairer de façon contradictoire les membres de la Commission. Nous allons donc reprendre en partie l’argumentaire que nous y avions développé. Tout d’abord, rappelons le cadre organisationnel de ce projet. Le caractère international du projet ITER n'est pas une chose unique. Le CERN, qui à l'origine avait un caractère européen (au sens géographique et non politique), est devenu dans le cadre de son projet Large Hadron Collider (LHC) "mondial". L'expérience que nous avons acquise au vu d'environ cinquante ans du fonctionnement du CERN est qu'il ne donne pas un leadership scientifique et technique aux équipes du pays d'accueil. Par ailleurs il ne faut se faire trop d'illusions quant à la position des équipes scientifiques françaises dans le projet. La structure est assez claire. Il y a en tête le ITER Legal Entity (ILE), secondé par des "agences domestiques" par secteur, pour nous c'est "ELE" (European Legal Entity), basée au Max Plank Institut de Garching (Allemagne), le CEA ne sera que "prestataire de service" au niveau d'une structure locale française (FLE – French Legal Entity) qui gérera également les équipes du CNRS impliquées dans le projet. Rappelons que les travaux de recherche concernant la fusion ont pris forme dès la fin de la Seconde Guerre Mondiale, en 1946. C’est lors de la conférence «Atom for peace» se tenant à Genève en 1958 que le Président Khrouchtchev annonça la déclassification de leurs travaux dans ce secteur. Ceci eut pour conséquence l’engouement mondial pour la structure de type Tokamak, développée dans le centre de recherche de Kurchatov. Le CEA pour sa part réalisait dès 1960, à Fontenay - aux - Roses, ses divers dispositifs expérimentaux de confinement magnétique. Aujourd’hui, alors que les travaux de construction sont amplement débutés, votre Commission d’enquête publique va avoir à donner son avis sur la création de l’installation ITER. Les arguments "clef", présentés pour "vendre" la fusion comme source d'énergie miracle, sont toujours les mêmes quel que soit le dossier. (suite)
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- L'abondance du combustible: * L'abondance du deutérium (dans l'eau de mer): nous avons pu lire dans un dossier du CEA que la quantité de deutérium contenu dans un litre d'eau de mer permettrait d'obtenir une quantité d'énergie équivalente à 300 litres de pétrole... sans dire combien il en fallait pour extraire ce deutérium. * Le tritium: il sera produit à l'aide du lithium, abondant sur notre planète. Oui, mais le bon isotope du lithium est celui de masse 6, seulement présent à 7,4% dans le lithium "naturel", ce qui nécessitera d’effectuer une séparation isotopique. - L'absence d'émission de gaz à effet de serre: Effectivement, mais par contre, au vu des quantités de tritium qui vont être manipulées (production, reprise des gaz, séparation, stockage) et des problèmes liés à la facilité de diffusion du tritium (hydrogène) au travers des matériaux, il va y avoir une contamination de l'environnement non négligeable. - La sûreté de fonctionnement du réacteur: Nous n'avons pas encore vu de rapport de l'Autorité de Sûreté à ce sujet. Toutefois on peut imaginer une perte de confinement du plasma (par exemple par perte de la supraconductivité d'une bobine supra – effet de quenching dont on a eu un exemple au CERN en 2010, peu après le démarrage du LHC) et une percée de l'enceinte du tore, avec relâchement du mélange gazeux initial et du matériau de la paroi volatilisé, matériau vraisemblablement très activé. En tout état de choses, et malgré certaines assertions, il ne s'agit que d'une machine destinée à faire des expérimentations et non d'une machine de production industrielle d'électricité. - Des déchets limités: Dans des présentations antérieures nous avions pu voir évoquée la notion de remplacement régulier de sections de l'enceinte, aimants compris, suite à l'érosion de cette paroi par divers effets bien connus et identifiés. Nous avions pu voir que le taux de remplacement serait important, de l'ordre d'un cinquième ou un sixième par an. Chaque morceau présenterait une activité très élevée, et même si les éléments radioactifs présents ont des périodes courtes comparé à celles des transuraniens, leur accumulation au fil des ans ne serait pas sans poser problème. Il est généralement affirmé que l'activité serait revenue au niveau de la radioactivité naturelle au bout de 300 ans. Cette affirmation prêterait à sourire si elle n'était formulée par des scientifiques de haut niveau. Il est clair que ce sont les éléments de période radioactive d'une trentaine d'année qui sont les plus pénalisants. Cependant, pour ces éléments, 300 ans correspondent à 10 périodes, donc à une diminution de leur activité par un facteur 1024 (2 puissance 10). L'activité résiduelle dépend uniquement de l'activité d'origine et rien ne permet d'affirmer qu’elle serait négligeable. p.10
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Quel est l’objectif d’ITER: - objectif essentiel: apporter des éléments de réponse à la question de la faisabilité scientifique et technologique de la fusion par confinement magnétique et ouvrir la voie pour le démonstrateur de viabilité, DEMO. Rappelons que, pour que l'opération de fusion d'un noyau de deutérium et d'un noyau de tritium se réalise dans ce type d'installation, il faut des conditions très particulières: envoi d'un grand nombre d'atomes (la densité) l'un contre l'autre, avec la plus grande vitesse possible (la température) et pendant le plus long temps possible (le temps de confinement). Avec ces trois paramètres a été défini un critère, le critère de Lawson, qui doit indiquer à partir de quand le système est censé fonctionner et produire plus d’énergie qu’il en consomme. Ce qui a été testé sur les machines déjà réalisées c'est la possibilité d'améliorer un des trois paramètres, mais quasiment toujours au détriment d'au moins un des deux autres. Aujourd'hui les responsables du projet au Commissariat à l'Énergie Atomique, assurent que la plupart des briques technologiques ont été validées sur ces diverses petites machines, et estiment que les risques technologiques se limitent à l'intégration de toutes ces briques. Leur enthousiasme aurait dû être modéré par la lecture d'un rapport présenté devant l'Académie des Sciences fin 2001 par leur ancien Haut Commissaire Robert DAUTRAY. Il explique que la fission a pu se développer grâce à "la linéarité des phénomènes" car "tous les problèmes scientifiques et techniques sont découplés par la linéarité et peuvent être étudiés à part et simultanément dans des installations modestes". Par contre "la fusion thermonucléaire, au contraire, est un phénomène fondamentalement non-linéaire, et ceci vis-à-vis de toutes les fonctions physiques en jeu... Il faut donc explorer les uns après les autres tous les niveaux de puissance, y découvrir de nouveaux phénomènes...". Sa conclusion est "... pour le moment la fusion thermonucléaire ne peut pas encore être comptée avec certitude parmi les sources industrielles d'énergie... n'est-ce pas plutôt un sujet d'étude de physique important auquel il faut assurer un soutien constant, persévérant et à long terme, comme on le fait dans bien d'autres domaines de la physique dans le cadre général des recherches". Cette famille de problèmes se heurte toujours à cette problématique. À un niveau de dimension de la machine donc de puissance, après de longs travaux de recherche, on arrive à obtenir des solutions permettant le fonctionnement. Mais lorsqu’on augmente la taille pour tendre vers la dimension critique de fonctionnement, des phénomènes perturbatifs qui, à l’échelle inférieure, étaient négligeables deviennent prépondérants et nécessitent de nouvelles et longues études pour parvenir à les maîtriser. C’est le propre des phénomènes non linéaires profondément turbulents. Il est clair que, pour un physicien, c'est un sujet de recherche passionnant, mais il faut raison garder. Ce n'est pas demain que ce processus physique va contribuer au bilan énergétique de l'humanité. De fait, il y contribue déjà par le soleil, mais il s'agit là d'un confinement gravitationnel, et à moins de construire une machine de la taille du soleil... (suite)
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Ce qui n'est pas honnête, c'est de faire croire, par média interposés, qu'il suffit de construire "la nouvelle" machine pour aboutir. Nous avons eu droit aux mêmes discours avant le lancement du JET (Joint European Torus, à Culham - UK), puis de TORE-SUPRA (Cadarache). Aujourd'hui il s'agit d'ITER. Sur le plan métallurgique, la construction d’ITER revient à mettre la charrue avant les bœufs. En effet, les problèmes de tenue des matériaux répondants à toutes les contraintes imposées par les caractéristiques de la machine, sont loin d’être réglés: - caractéristiques magnétiques, de tenue au vide et aux hautes températures, - résistance à l’érosion tant par le plasma que par l’action du flux intense de rayonnement de freinage, (*) - masse atomique "légère" pour ne pas produire des ions à grand nombre de charges et fort rayonnement de freinage (qui croît comme le carré de la charge électrique), - tenue aux neutrons de 14,1 MeV (millions d’électrons volts) provoquant des déplacements d’atomes dans la structure des métaux (un atome de fer se déplace sous l’action d’un neutron de 50 eV) et par suite des modifications de caractéristiques mécaniques (problème "classique" et non résolu des cuves des réacteurs nucléaires et de tenue des gaines de leurs éléments combustibles) Or, la machine destinée à effectuer ce travail amont essentiel, machine qui doit être construite au Japon, l’International Fusion Materials Irradiation Facility (IFMIF) n’est pas encore sortie de terre. Les tests et la qualification des matériaux avancés nécessaires à la construction d’une future centrale de démonstration et a fortiori d’ITER seront effectués alors que la construction de la machine sera quasi terminée. Pour conclure et au vu de ces considérations techniques et scientifiques, nous vous demandons d’émettre un avis défavorable à la création de l’installation ITER et d’insister pour que ce projet, ainsi que le projet DEMO qui lui est intimement lié, fasse l’objet d’un audit au sein des communautés scientifiques et pas seulement d’une discussion limitée aux seuls acteurs. Nous pensons que l’on devrait appliquer la recommandation numéro 13 du rapport du sous-groupe nucléaire de l’Académie des Sciences concernant l’accident majeur de Fukushima Dai-Ichi (juin 2011): "Ce sont les mécanismes démocratiques et non les experts qui doivent déterminer l’avenir de l’électricité nucléaire. Mais il faut pour cela que les enjeux et les diverses options dans leur ensemble soient clairement explicités, en gardant au premier plan les exigences de sûreté, sans isoler l’industrie nucléaire des autres industries, sans oublier le contexte du changement climatique dans lequel ce débat doit avoir lieu." La transposition de cet avis au problème de la fusion thermonucléaire est immédiate et semble s’imposer. (*) Lorqu’une particule chargée ou un ion
change de direction, il émet un rayonnement, dit "de freinage" -
le bremsstrahlung, dans la direction opposée au changement de direction.
L’énergie de ce rayonnement, pour un rayon de courbure donné,
augmente avec la vitesse de la particule, à tel point que les spécialistes
de la fusion savent qu’il existe pour les machines toroïdales une
limite de température – de vitesse – au-delà de laquelle
toute l’énergie supplémentaire injectée est perdue
par rayonnement. C’est la limite du bremsstrahlung qui figure sur tous
les diagrammes de Lawson.
p.11
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La commission budgétaire du Parlement Européen a organisé une journée d'étude concernant le projet ITER en mai de cette année. À cette occasion, j'ai été invité avec 3 autres experts afin d'éclairer les membres de cette commission sur le projet ITER. Je me permets de vous signaler que lors des débats, trois des quatre experts invités se sont résolument prononcés contre le projet ITER. Je vous joins en pièce jointe la "briefing note" que j'ai rédigé à cette occasion. Je ne reviendrai pas sur le fait que depuis 1985 (la réunion entre Messieurs Reagan et Gorbatchev), le projet ITER s'est toujours défini comme un programme politique, plus que comme un projet scientifique. Ce projet international n'a jamais été soumis à l'analyse du monde scientifique, comme par exemple le CERN, autre projet décidé par les instances politiques du moment, mais qui s'est toujours référé au monde scientifique pour définir son programme de recherche. Il est d'ailleurs inacceptable de voir, dans le dossier d'enquête publique de ITER, la faible part laissée à l'information de caractère scientifique, qui aurait permis de se faire une idée réelle de la pertinence du dossier et de son état d'avancement: dans le dossier de "description de l'installation", seules 4 pages sur 28 décrivent (de façon très incomplète) l'installation. Trop de questions restent en suspens à la lecture de ces 4 pages. En outre, ce dossier contient des inexactitudes flagrantes (partie 5.3 sur la planification), où l'on apprend que l'enquête publique actuelle s'est déroulée en 2010... En tout état de cause, les différentes pièces soumises à enquête publique contiennent suffisamment de contradictions internes pour mettre en évidence un manque de sérieux qui s'accommode mal d'un projet coûtant près de 13 milliards € (pour sa seule construction) Je ne m'étendrais pas davantage sur une série de points déjà relevée par d'éminents collègues scientifiques, qui ont déjà dû vous faire part de leurs observations, auxquelles j'adhère pleinement: - Le problème de la tenue des matériaux constitutifs du Tore de ITER, et de leur dégradation sous l'intense flux de neutrons de 14 MeV issus du plasma. Aucune étude sérieuse n'a encore été faite à ce sujet, et il ne semble pas sérieux de construire une telle expérience sans aucune idée de sa durabilité. - Le problème de la photo-abrasion des matériaux structurels d'ITER, problèmes soulevés par les expériences menées sur JET, sans même une référence dans le dossier ITER - La question du choix même des matériaux de construction d'ITER et de leur durabilité en fonctionnement, question qui aurait dû être résolue par le centre IFMIF japonais avant toute construction à ITER. Le centre IFMIF n'a pas encore vu le jour. De fait, compte tenu des questions de matériaux qui sont encore sans réponses, le projet ITER devra dans une première phase se substituer au centre IFMIF, et ne correspond donc plus à l'objet de l'enquête publique: "promouvoir la réaction de fusion plasmatique en tant que mode de source d’énergie viable et innovante". Il me semble dès lors qu'il est impossible d'approuver la création d'une INB dont le programme de recherche ne correspond plus à sa définition première. Le Tore d'ITER est supraconducteur, devant fonctionner à une température voisine de -270°C. Au sein de l'enceinte, le plasma atteindrait les cent millions de degrés. Au-delà des problèmes probables de chocs thermiques affectant gravement la tenue des matériaux, se pose le problème de la perte de supraconductivité: en septembre 2008, l'accident de supraconductivité sur une connexion du LHC au CERN a dégagé une énergie suffisante pour déplacer des aimants de 35 tonnes. (suite)
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On peut imaginer le sort d'ITER si les 500 MW d'énergie du grand aimant supra et du plasma se dissipaient dans un tel incident. Aucune indication dans le dossier soumis à enquête publique ne permet de penser que l'accident de supraconductivité a été pris en cause, que ses conséquences potentielles (destruction d'une partie de l'installation, relâchement des gaz radioactifs constitutifs du plasma...) ont été analysées, et que des mesures préventives ont été prises. Sans une étude de sécurité appropriée, il est impossible de conclure quant au niveau de sûreté de cette installation. Le risque radioactif est insuffisamment évoqué dans le dossier soumis à enquête publique: 8 pages sur 123 sont dévolues à ce risque. Le cas du Tritium est en particulier très inquiétant: d'autres que moi ont pu vous rappeler les caractéristique qui font du Tritium un élément radioactif particulièrement dangereux. Je noterais qu'à aucun moment, le dossier ne mentionne: - la quantité de Tritium présent sur le site: on sait que pour les études de plasma D-T, ITER va devoir se servir du stock de Tritium existant (30 kg environ). Le stockage de ce gaz pose des problème techniques énormes, aucune mention dans le dossier ne permet de penser que ce problème a été pris en compte. - Dans une deuxième phase, ITER devrait évaluer les caractéristiques d'une "couverture tritigène" permettant de créer du Tritium par réaction des neutrons dans une couche de lithium. Avec d'autres, je mets en doute la faisabilité de cette phase sur le plan de la simple physique. Mais quoi qu'il en soit, il est donc prévu qu'ITER se comporte en producteur de Tritium, alors que rien dans le dossier d'enquête publique ne décrit les procédures et les systèmes envisagés pour confiner ce Tritium et empêcher tout relâchement... Sur le plan du risque radioactif et du Tritium, le dossier soumis à enquête publique est d'une indigence telle qu'il est impossible d'évaluer les risques que fera prendre ITER aux populations avoisinantes. Enfin, le cas du démantèlement de l'installation (17 pages) ne peut être considéré en l'état: l'estimation des masses de matériaux radioactifs (page 11) est probablement fausse, puisque ne prenant pas en compte les éléments qui devront être remplacés au cours des 30 ans de fonctionnement de ITER (ce remplacement est pourtant évoqué dans les pages 14 et suivantes du descriptif de l'installation). En outre, il me semble qu'il est contraire au droit de prétendre transférer "la responsabilité de l'installation au pays-hôte" sans acceptation formelle de celui-ci, dans le cas d'une organisation internationale (voir le cas du CERN). Pour en finir, la phrase "le pays hôte (la France) étudiera en temps voulu l'état final du site après les opérations de déconstruction" – formule présente en plusieurs endroits du dossier de démantèlement – illustre le fait que rien n'a été proprement envisagé après le "transfert au pays hôte", ce qui est contradictoire avec l'esprit, sinon la lettre du Guide n°6 de l'ASN de 2009. Pour ce qui concerne le démantèlement de l'installation, il apparaît évident que rien n'a été sérieusement étudié. Rien n'est dit sur la sécurisation des 530 millions prévus pour le démantèlement. Et compte tenu du transfert envisagé à la France de l'installation avant son complet démantèlement, il apparaît que la France serait seule à supporter le probable surcoût lié au démantèlement, ce qui est contraire aux accords régissant ITER. En conclusion, je vous demande d’émettre un avis défavorable à la création de l’installation ITER, tout du moins avant que la preuve ne soit apportée de la faisabilité de cette installation et la pertinence du projet lui-même, à la lumière de l'acquisition des connaissances accumulées depuis 1985, origine du projet. Cette preuve, à mon avis, ne pourra être obtenue que dans le cadre d'un "audit au sein des communautés scientifiques et pas seulement d’une discussion limitée aux seuls acteurs". p.12
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