Le plasma est confiné par un puissant champ magnétique qui le maintient à distance des parois du tokamak. Le moindre contact avec les parois internes le refroidit et peut le faire disparaître.
Pour maintenir le plasma à des températures suffisantes, il faut le confiner (on parle de confinement du plasma), c'est-à-dire l'éloigner de tout ce qui pourrait le refroidir. Or, à ces températures extrêmes, aucun matériau n'est susceptible de contenir le plasma.
Un tokamak est une machine capable de créer et confiner un plasma chaud à près de 150 millions de degrés, dans une cage magnétique, en forme d'anneau. C'est en quelque sorte un four qui permet de créer un plasma et de le maintenir en son cœur grâce à des champs magnétiques très puissants.
Dans le cas d'ITER, la réaction de fusion se produira dans un tokamak, une machine qui utilise des champs magnétiques pour confiner et contrôler le plasma chaud. La fusion du deutérium et du tritium (D-T) produira un noyau d'hélium, un neutron et de l'énergie.
Pour porter le plasma d'ITER à la température recherchée, deux grandes techniques de chauffage externes, l'injection de neutres et les ondes électromagnétiques à haute fréquence, interviendront en complément du chauffage ohmique. L'injection de neutres consiste à « tirer » des particules à haute énergie dans le plasma.
L'état plasma peut être considéré comme le quatrième état de la matière, obtenu, par exemple, en portant un gaz à très haute température (10 4 K ou plus).
une flamme, qui est très chaude, est un plasma donc constitué de molécules neutres et ionisées et dissociées et bien sûr des électrons libres qui se recombinent pour émettre de la lumière.
Bombardée de neutrons, la couverture en béryllium du tokamak d'Iter va se désagréger rapidement — la durée de vie de ce métal dans un réacteur de fusion serait de cinq à dix ans 11. Il faudra non seulement remplacer ses modules régulièrement, mais évacuer après chaque expérience les poussières de béryllium.
ITER est le plus grand projet scientifique mondial des années 2010. Il contiendra le plus grand réacteur à fusion nucléaire du monde lors de son achèvement en 2025.
Lorsque deux noyaux « légers » se percutent à grande vitesse, ils peuvent fusionner, créant un noyau plus lourd : c'est la fusion nucléaire. Durant l'opération, une partie de l'énergie de liaison des composants du noyau est libérée sous forme de chaleur ou de lumière.
La fusion nucléaire permet à partir de deux atomes très légers (par exemple le deutérium et le tritium) de créer des atomes plus lourds. La réaction ne pourra jamais s'emballer car ce n'est pas une réaction en chaîne. La moindre poussière dans le tokamak stoppera la réaction.
Le tritium, de symbole T ou 3H, a un noyau contenant un proton et deux neutrons. C'est un élément radioactif contrairement au deutérium et à l'hydrogène qui sont stables.
la réalisation et l'alimentation du milieu réactif (plasma), sa stabilité, l'obtention des températures nécessaires de 150 à 300 millions de °C, la vitesse (de l'ordre de 1 000 km/s) et le contrôle de trajectoire des particules, l'élimination des impuretés.
L'intérêt de ce concept pour produire des plasmas ne s'est pas démenti depuis, puisque les principales installations construites dans le monde furent des tokamaks : TFTR aux Etats-Unis, JT60 au Japon, JET en Angleterre et Tore Supra, en France, sur le centre du CEA à Cadarache et maintenant le projet international ITER ...
La réaction de fusion la plus efficace en laboratoire est la réaction entre deux isotopes de l'hydrogène (H), le deutérium (D) et le tritium (T). La fusion du deutérium et du tritium (D-T) produira un noyau d'hélium et un neutron. Les atomes sont animés d'un mouvement incessant.
En Chine, il n'y a pas moins de six réacteurs à fusion nucléaire expérimentaux en état de fonctionnement. L'un d'eux, le tokamak supraconducteur expérimental avancé surnommé East, vient de battre un record en maintenant un plasma chauffé à plusieurs dizaines de millions de degrés pendant plus de dix-sept minutes !
Aucun risque de fusion du cœur : Un accident nucléaire de type Fukushima ne peut pas se produire dans un réacteur de fusion. Les conditions propices aux réactions de fusion sont difficiles à atteindre ; en cas de perturbation, le plasma se refroidit en l'espace de quelques secondes et les réactions cessent.
Cette réaction nécessite une température très élevée, comme celle que l'on trouve au cœur des étoiles. On peut y parvenir en bombardant les isotopes d'hydrogène par un faisceau laser très intense. L'inconvénient de cette méthode est qu'elle est très liée aux applications militaires.
La fusion nucléaire n'utilise pas de matières fissiles comme l'uranium et le plutonium (le tritium radioactif n'est pas un matériau fissile ni fissionnable). De plus, un réacteur de fusion ne contient pas d'éléments susceptibles d'être utilisés pour fabriquer des armes nucléaires. Pas de fusion du cœur possible.
On soulignera que la fusion nucléaire ne rejette pas de dioxyde de carbone ni d'autres gaz à effet de serre dans l'atmosphère et qu'avec la fission nucléaire, elle pourrait jouer un rôle dans l'atténuation du changement climatique, en tant que source d'énergie bas carbone.
Le coût du programme ITER est réparti entre les sept partenaires de l'Organisation internationale ITER : l'Union européenne (+ la Suisse, au titre de sa participation à Euratom), la Chine, l'Inde, le Japon, la Corée du Sud, la Russie et les États-Unis, soit 34 nations.
Deuxième « segment » de la chambre à vide finalisé La deuxième « section » de 40 degrés de la chambre à vide ITER sera finalisé au mois d'avril 2022. Construit autour du secteur n°1(7) fourni par la Corée, ce « sous-assemblage » a été finalisé plus vite que le premier grâce aux enseignements tirés.
Il est visible sur Terre, à l'état naturel, le plus souvent à des températures élevées favorables aux ionisations, signifiant l'arrachement d'électrons aux atomes. On observe alors une sorte de « soupe » d'électrons extrêmement actifs, dans laquelle « baignent » également des ions ou des molécules neutres.
A l'échelle de l'univers, l'état plasma est le premier état de la matière et aussi le plus répandu. Mais sur Terre, c'est le quatrième état, après les solides, les liquides et les gaz… et il n'est pas enseigné à l'école !
Si d'énergie supplémentaire est fournie à un gaz, il est ionisé et passe à l'état de plasma riche en énergie, le quatrième état de la matière. Le plasma a été découvert par Irving Langmuir en 1928.