Énergie : "Spektre", un projet innovant pour les futures centrales à fusion nucléaire

L’institut Jean Lamour à Nancy et "Renaissance Fusion", une jeune start up de Grenoble vont tester une technologie innovante pour les centrales électriques à fusion nucléaire du futur. Elles pourraient être plus compactes, plus rapides et moins chères à construire. Un enjeu majeur pour produire l'énergie nucléaire de demain qui sera proche du zéro déchets radioactifs.

C’est une première mondiale qui se joue à Nancy avec le Projet "Spektre" porté par l’Institut Jean Lamour en collaboration avec "Renaissance Fusion" une jeune pousse de Grenoble. Un projet innovant qui sera testé dès le second semestre 2024.

L’idée est assez complexe pour le commun des mortels. Ce qu’il faut retenir, c'est qu’elle permettrait d’aller plus rapidement vers la fabrication d’une centrale électrique à fusion nucléaire. "Spektre est une machine d’appui à la fusion nucléaire", explique Frédéric Brochard,directeur de recherche CNRS à l’Institut Jean Lamour (Université de Lorraine). "On va pouvoir y tester des idées à moindre coût et à moindre risque."

À ce stade, il est important de préciser que le laboratoire ne provoquera aucune réaction de fusion nucléaire. Dans Spektre, l’équipe va reproduire ce qu’il se passe dans le bord des réacteurs à fusion nucléaire. "Les réactions se produisent dans le cœur. Plus loin, vous avez la paroi et entre les deux, vous avez le plasma de bord. C’est la zone qui gère les échanges entre le plasma de cœur et la paroi. On va reproduire ce plasma de bord dans Spektre. On ne va pas faire de fusion nucléaire. On ne va pas produire de neutron. Mais on va mettre au point des briques technologiques qui vont permettre de mieux exploiter les centrales à fusion."

Un concept innovant

La zone de plasma de bord est soumise à des turbulences. Ce qui a pour effet d’amoindrir la capacité de confinement du cœur du réacteur.  "On va tester un concept innovant pour la paroi. Dans un réacteur à fusion tel qu'ITER , les parois sont en métal solide. On va tester une paroi en métal liquide en circulation autour du plasma. La surface su métal est libre. Il n'est pas maintenu derrière des grilles, mais sa forme est contrôlée par le champ magnétique.. Il n’est pas maintenu derrière des grilles. C’est un concept proposé par "Renaissance Fusion". Si cette idée fonctionne, cela permettra de créer des centrales plus compactes, plus rapides et moins chères à construire, mais avec le même rendement.13 bobines, qui forment la machine "Spektre", sont installées à l’Institut Jean Lamour de Nancy, afin de produire le champ magnétique de confinement du plasma.. 

Le soleil dans une boîte

Pour se faire une idée de ce qu’est la fusion nucléaire, c’est ni plus ni moins que le phénomène physique à l’œuvre dans le soleil. La fusion nucléaire consiste à faire fusionner des noyaux pour qu’ils génèrent un plasma, source d’énergie. La fission nucléaire utilisée dans les centrales nucléaires actuelles consiste, au contraire, à scinder les noyaux atomiques. 

Une course mondiale

La fusion nucléaire pourrait devenir une puissante source d’énergie "propre" pour l’avenir. L’Institut Jean Lamour n’est pas le seul à chercher des solutions pour des centrales nucléaires à fusion. "Il existe une feuille de route à l’échelle européenne pour arriver à des centrales à fusion. Partout, la recherche accélère." La recherche est académique, mais aussi industrielle.  Des entreprises et des jeunes pousses se sont lancées dans cette course mondiale avec un objectif de commercialisation à l'horizon 2035." 
La métropole du Grand Nancy soutient le projet financièrement à hauteur de 150.000 € pour mettre en place les premières étapes. "Cela va nous permettre de faire notre première décharge plasma avant la fin de l’année. En s’associant avec "Renaissance fusion", cela nous met en situation de trouver une véritable rupture technologique. Si notre recherche aboutit, les avantages seront spectaculaires. On pourrait produire la même quantité d’énergie qu’une centrale nucléaire avec zéro risque nucléaire, car la fusion n’entraîne pas de réaction en chaîne contrairement à la fission des centrales actuelles. Les déchets seront moindres.

Une production propre

Une centrale nucléaire à fusion pourrait produire autant d’énergie qu’une centrale nucléaire à fission. L’idée à terme est bien de les remplacer. "Elles seront plus stables, plus sûres, pas de problème d’approvisionnement en combustibles, car énormément d'éléments peuvent fusionner et sont en quantité sur la planète. On peut donc parler de technologie durable. Tout ce qui est plus léger que le fer, dans le tableau périodique des éléments, peut fusionner en libérant de l’énergie. Cela ne veut pas dire que c’est plus facile à faire.  Le deutérium et le tritium sont deux isotopes de l’hydrogène. Ils peuvent servir à cette réaction.  Avec un litre de ce combustible, on pourrait alimenter New-York pendant cinq mois. le deutérium est simple à extraire. La réaction deutérium/tritium est celle qui est le plus étudiée. Sur le papier, c’est celle qui a le meilleur rendement. Mais d’autres sont à l’étude. La réaction protons/bore par exemple, ne produit pas de neutron, donc aucun déchet radioactif, mais elle est techniquement plus difficile à réaliser. "   

Le concept de paroi de métal liquide porté par Renaissance Fusion devrait être testé au second semestre 2024 à Nancy. 

Une soirée de médiation scientifique animée par Pierre Girard, journaliste sur Arte et YouTube, sur le thème "Mettre le Soleil en boîte, pour une énergie infinie ? Fusion Nucléaire" est organisée le jeudi 15 juin 2023 à 18 h dans l’auditorium du Musée des Beaux-Arts de Nancy. Une conférence à suivre en direct sur YouTube. 

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