L'article ci-après présente le fonctionnement de l'atome - cette minuscule particule dont la matière est composée. Les atomes contiennent trois particules «subatomiques»: des protons, des neutrons et des électrons. Les protons et les neutrons sont plus lourds que les électrons et existent au centre de l'atome, le noyau. Les électrons existent dans un nuage qui entoure le noyau. Le poids de chaque atome correspond à la somme du poids de ses neutrons et de ses protons. L'hydrogène est l'atome le plus léger, avec un proton et aucun neutron : son poids atomique est 1. Le fer est un exemple d'élément lourd, avec 26 protons et 30 neutrons: son poids atomique est 56. La fusion dans les atomes plus légers que ceux du fer produit de l'énergie et la fusion dans les atomes plus lourds requiert de l'énergie. Le nombre de protons de tout élément donné est constant mais le nombre de ses neutrons peut changer. Les atomes d'éléments qui ont le même nombre de protons mais un nombre différent de neutrons sont appelés isotopes. L'hydrogène a trois isotopes : le protium (un proton, pas de neutron), le deutérium (un proton et un neutron) et le tritium (un proton et deux neutrons). Dans ITER, la fusion combinera deux de ces atomes légers, le deutérium et le tritium, pour former un atome stable plus lourd, l'hélium, et un neutron, tous deux dotés d'énergie cinétique. Leur fusion libérera de l'énergie.
     Cette interview a paru dans le numéro d'octobre 2006 de la revue électronique «Dossiers mondiaux» du département d'Etat. Les opinions qui y sont exprimées ne représentent pas nécessairement le point du vue ou la politique du gouvernement américain ou des parties au projet ITER.

(Début de l'article)

     (Norbert Holtkamp, Ph.D., principal directeur général adjoint désigné d'ITER, est directeur de construction du projet. Né en Allemagne, il a travaillé au Deutsches Elektronen Synchrotonde de Hambourg (Allemagne) et au Fermi National Accelerator Laboratory dans l'Illinois (États-Unis). En 2001, il a commencé à coordonner et à diriger la planification et la construction du Spallation Neutron Source (SNS) du Laboratoire national du ministère américain de l'énergie à Oak Ridge. Terminé en mai 2006 pour un coût de 1,4 milliard de dollars, le SNS fait passer des particules subatomiques appelées neutrons dans un accélérateur pour produire les faisceaux émetteurs de neutrons les plus intenses au monde à des fins de recherche scientifique et de développement industriel.)
     Dans un monde où les besoins énergétiques progressent beaucoup plus rapidement que l'approvisionnement disponible, les chercheurs partout tentent de maîtriser l'énergie du soleil et des étoiles et de l'utiliser pour répondre à la demande croissante. L'Union européenne, la République de Corée, l'Inde, la Chine, la Russie et les États-Unis ont constitué l'Organisation ITER pour élaborer les moyens de produire cette énergie. Dans cette interview, le directeur général adjoint désigné d'ITER et le scientifique qui dirigera la construction du plus grand réacteur à fusion nucléaire du monde, le Dr. Norbert Holtkamp, parle d'ITER et des progrès dans la recherche sur la fusion. Il répond aux questions de Cheryl Pellerin, correspondante scientifique des Dossiers mondiaux.

Question - Qu'est ce que le projet ITER?
     M. Holtkamp - ITER est l'abréviation d'«International Thermonuclear Experimental Reactor» (réacteur thermonucléaire expérimental international) et c'est aussi un mot latin signifiant la voie. ITER symbolise la volonté de construire le plus grand réacteur à fusion au monde. Une version beaucoup plus petite en existe déjà : le JET (Joint European Torus ou Tore européen commun) - le plus grand réacteur à fusion nucléaire existant - fonctionne depuis 1983 près de Culhan (Angleterre). ITER représente l'étape suivante dans la construction de réacteurs à fusion pour produire de l'énergie.

Question - Quelle différence y a-t-il entre fission et fusion?
     M. Holtkamp - La fission consiste à casser des noyaux atomiques lourds pour produire de l'énergie. La fission est contrôlée dans un réacteur nucléaire et incontrôlée dans une bombe atomique. La fusion consiste à fusionner ensemble deux noyaux légers. Dans le cas d'ITER, ce sont deux noyaux d'hydrogène qui fusionnent ensemble. Lorsque cela arrive, il y a libération d'énergie

Question - Pourquoi la fusion est-elle meilleure dans ce projet que la fission?
     M. Holtkamp - Beaucoup de réacteurs nucléaires à fission sont opérationnels et produisent de l'électricité; la fission a donc un avantage : elle est exploitée aujourd'hui. La fusion n'est pas encore exploitable, c'est un projet de recherche. La fission et la fusion sont toutes deux des réactions nucléaires mais elles sont fondamentalement différentes. L'avantage de la fusion est que l'un de ses sous-produits, l'hélium, n'est pas radioactif et que l'autre, un neutron, est utilisé pour fabriquer un isotope d'hydrogène, le tritium, à partir des matériaux porteurs de lithium entourant le plasma (gaz ionisé). Dans un réacteur à fission, lorsque l'on casse les noyaux, les deux morceaux restants sont tous les deux radioactifs. Dans le processus de fusion, cela ne se produit pas - la chambre qui entoure les noyaux devient légèrement radioactive mais les sous-produits ne le sont pas.
     Le grand avantage de la fusion est que le deutérium et le lithium, qui est utilisé pour produire le tritium, employés dans le processus existent en grandes quantités - ils sont abondants sur terre et dans les océans. Cela n'est pas vrai du processus de fission : les réacteurs doivent utiliser de l'uranium, qui n'existe qu'en quantité limitée, ou un matériau semblable pour fonctionner. Mais il ne serait pas juste de dire que le processus de fusion est meilleur, parce que les appareils de fusion existants sont des appareils de recherche expérimentale, pas des réacteurs - les chercheurs essaient de découvrir comment utiliser la fusion pour produire de l'énergie. Si ITER réussit, ce sera le premier réacteur à fusion nucléaire capable de produire sensiblement plus d'électricité qu'il n'en consomme. Ce sera une étape majeure.

Question - Quels sont les objectifs scientifiques et techniques d'ITER et qu'est ce qu'il va prouver?
     M. Holtkamp - ITER sera le premier réacteur à fusion nucléaire à produire plus d'énergie qu'il ne consomme. Les scientifiques mesurent cela selon un quotient qu'ils appellent Q. Si ITER atteint tous ses objectifs scientifiques, il créera 10 fois plus d'énergie qu'il n'en absorbera. Le dernier appareil, le JET anglais, est un prototype plus petit qui à son dernier stade a atteint un Q presque égal à 1, c'est-à-dire qu'il a produit autant d'énergie qu'il n'a absorbé. ITER permettra d'aller plus loin - démontrant la création d'énergie dans le processus de fusion - et d'atteindre un Q de 10. Il s'agit de lui fournir quelque 50 mégawatts et d'en retirer 500. Un des objectifs scientifiques d'ITER est donc de montrer d'abord qu'il peut atteindre un Q de 10.
     Un deuxième objectif scientifique consiste à faire en sorte qu'ITER ait une durée de combustion très longue - une pulsion d'une durée pouvant aller jusqu'à une heure. ITER est un réacteur expérimental de recherche et ne peut pas produire de l'énergie tout le temps. Une fois lancé, il pourra fonctionner pendant une heure puis il faudra l'arrêter. Cela est important parce que, jusqu'à présent, les machines que nous avons construites ont un temps maximal de combustion de quelques secondes voire de quelques dixièmes de seconde. JET a obtenu un Q de 1 avec une combustion d'environ 2 secondes dans une pulsion de 20 secondes. Mais plusieurs secondes ne représentent pas une constante. C'est comme le fait de démarrer une voiture - faire tourner le moteur, puis l'arrêter, ce n'est pas vraiment conduire. En revanche, conduire une voiture pendant une demi-heure, voilà une opération constante qui prouve qu'on peut vraiment la conduire.
     Alors ce qu'ITER doit prouver techniquement et scientifiquement, c'est qu'il a un Q de 10 et une combustion de longue durée.

Question - Quel est le calendrier du projet ITER?
     M. Holtkamp - Tout va dépendre de la rapidité avec laquelle nous allons pouvoir constituer l'équipe de Cadarache et de la réussite des différentes parties au plan de la construction des éléments qu'ils doivent livrer. Cela va de pair avec un financement annuel approprié du projet; il va donc falloir se mettre d'accord sur le financement requis. En gros, on vise 2016 comme date de mise en service d'ITER. Je ne peux pas vous dire si cela est réaliste parce que cela devra être confirmé par la planification précise qui sera arrêtée l'année prochaine. Je ne peux donc pas m'engager absolument sur la date de 2016. Une fois terminé, ITER devrait rester en service pendant 25 ou 30 ans.

Question - Pourriez-vous nous décrire les différentes phases d'ITER?
     M. Holtkamp - La première phase précède la construction. Officiellement, ITER n'existe pas encore en tant qu'organisation parce que les sept parties n'ont ni signé ni ratifié les documents voulus. Elles devraient le faire d'ici la fin de l'année. Les parties sont convenues de la forme d'ITER en tant qu'organisation internationale. Cela est déjà un succès remarquable. Il a fallu plus ou moins quatre ans pour finaliser les négociations sur la manière de procéder et pour décider qu'ITER serait construit en France. Et en même temps, quand on examine les discussions, tout le dossier de l'accord ne fait guère plus de deux centimètres d'épaisseur. Que sept parties aient réussi à se mettre d'accord pour fonder un nouveau laboratoire international et que ce document ne fasse que quelque deux centimètres d'épaisseur, c'est impressionnant.
     Nous commençons maintenant la phase de construction - construction de la machine, des bâtiments et des éléments du tokamak [chambre en forme d'anneau (toroïdale) utilisée dans les recherches sur la fusion pour chauffer le plasma et le contenir par des champs magnétiques. Le terme tokamak est l'association de mots russes signifiant «chambre toroïdale de bobines magnétiques», puis installation et mise en service du tokamak.
     La phase d'exploitation, pendant laquelle seront menées les expériences, couvrira les 25 à 30 années suivantes. Réacteur expérimental, ITER n'atteindra pas sa vitesse de croisière le lendemain de sa mise en service : les chercheurs devront apprendre à l'utiliser, quelles sont ses spécificités, les problèmes qu'il pose, et ils devront le pousser pour atteindre les objectifs fixés ou même les dépasser.
     Ensuite commencera la phase de désaffectation ; un volet des phases de construction et d'exploitation consiste à préparer la désaffectation. J'ai dit tout à l'heure que les sous-produits de la fusion ne sont pas très radioactifs, mais la chambre - l'endroit où se passe ce processus - devient très radioactive. Elle devra être décontaminée et démantelée d'une manière compatible avec la sécurité de l'environnement comme n'importe quel autre produit radioactif. Cela fait partie de la phase de désaffectation qui durera environ 5 ans.

Question - Pourquoi la coopération internationale est-elle tellement importante pour ITER?
     M. Holtkamp - L'énergie est un problème qui touche tout le monde. Et si l'on prend les sept parties au projet - l'Union européenne, la République de Corée, l'Inde, la Chine, la Russie et les États-Unis - et si l'on compte leurs habitants, on voit qu'ils représentent plus de la moitié de la population du monde. Leur intérêt est clair et s'explique facilement. De mon point de vue, la coopération scientifique s'explique tout aussi facilement. Il y a des experts en fusion partout dans le monde et, pour être couronnée de succès, la construction d'un appareil aussi compliqué et d'une telle grandeur exige que l'on fasse appel aux personnes les plus qualifiées. En outre, la coopération internationale apporte un grand plus, parce que les individus de cultures différentes ont des idées différentes et, dans un environnement scientifiquement concurrentiel, cela permet de construire de meilleurs appareils scientifiques.