Le STAC examine les nouvelles propositions pour les phases de construction et d'exploitation

Les propositions examinées par le STAC ont deux objectifs : minimiser l'impact des réparations de la chambre à vide et des écrans thermiques sur le fonctionnement à pleine puissance de l'installation et adopter une démarche plus efficace pour obtenir l'autorisation d'exploitation d'ITER et la démonstration de l'objectif Q=10 (facteur d'amplification de l'énergie égal à 10). Dans le cadre de cette nouvelle approche, la phase de fonctionnement à pleine puissance serait elle-même divisée en trois phases principales:

Premier plasma augmenté (PPA) : lors de cette phase, des éléments face au plasma refroidis par inertie seront installés dans les zones critiques de la première paroi, ce qui permettra de démontrer le fonctionnement à 15 MA et de mettre en service l'ensemble des systèmes nécessaires, notamment le système d'atténuation des disruptions, avec de faibles risques opérationnels. Cette phase permettra aussi de démontrer la faisabilité des plasmas de deutérium à niveau de confinement élevé (mode H).

DT-1 : durant cette phase, ITER sera équipé d'une première paroi entièrement refroidie par circulation d'eau et d'une puissance de chauffage additionnelle composée d'un faisceau de neutres de 33 MW, d'un système cyclotronique électronique (ECH) de 67 MW et d'un système cyclotronique ionique (ICH) de 10 à 20 MW. Cette phase est dédiée à l'exploration des plasmas de deutérium et de deutérium-tritium en mode H avec des niveaux de courant plasma allant jusqu'aux maxima d'ITER (15 MA). Elle doit aboutir à la démonstration reproductible d'une production de plasmas auto-entrenus par les réactions de fusion, avec un facteur d'amplification de l'énergie de 10 (Q=10) et une fluence neutronique cumulée de l'ordre de 1% de l'objectif ultime d'ITER.

DT-2 : lors de cette phase, ITER se trouvera dans sa configuration finale pour ce qui est des composants du tokamak et des systèmes auxiliaires. L'objectif sera alors de produire des plasmas de longue durée, de manière continue et avec un facteur d'amplification de l'énergie de 5 (Q=5). Il s'agira également d'explorer des scénarios de fonctionnement avec un facteur Q et une fluence neutronique élevés. Cette séquence permettra d'étudier divers scénarios de physique et d'évaluer les choix technologiques pour les futurs réacteurs de fusion électrogènes.

Pour faciliter ces phases de fonctionnement, la configuration de la machine ITER et de ses systèmes auxiliaires sera modifiée. Ainsi, le béryllium de la première paroi sera remplacé par du tungstène, ce qui devrait réduire la rétention de tritium dans la chambre à vide et la production de poussière, tout en augmentant la résilience des éléments face au plasma en cas de disruption. Le remplacement du béryllium par du tungstène étant susceptible d'intensifier le refroidissement des plasmas et de réduire la production d'énergie de fusion, cette adaptation sera accompagnée de modifications techniques des systèmes auxiliaires, ce qui permettra de limiter ce risque particulier. Ces modifications consistent, entre autres, à mettre en place des systèmes permettant de déposer un film de bore sur la paroi interne de la chambre afin de maintenir de bonnes conditions de vide et de recouvrir, le cas échéant, les éléments en tungstène. Ces modifications permettront également d'augmenter l'énergie disponible pour chauffer les plasmas en modifiant la proportion des systèmes de chauffage par ondes radiofréquence ECH et ICH initialement prévue dans la feuille de route 2016.

Le STAC a examiné les modifications proposées et s'est montré favorable à la mesure d'atténuation des risques présentée par ITER Organization, avec un changement de matériau de la paroi et un nouveau plan opérationnel en 3 phases : AFP, DT-1 et DT-2. Le comité a notamment approuvé l'intégration d'un dispositif de boronisation dans le système de conditionnement de la paroi et a préconisé le développement d'un dispositif permettant de diffuser du bore depuis le haut de la chambre à vide comme mesure complémentaire d'atténuation des risques. Il a également validé le projet de chauffage ECH à 40 MW lors de la phase PPA, avec un passage à 67 MW durant la phase DT-1. Concernant le système de chauffage ICH, le comité a conseillé d'installer 10 MW pour la phase AFP et de passer à 20 MW pour la phase DT-1, après confirmation de son efficacité dans une machine ITER entièrement en tungstène lors de la phase AFP.

Convaincu par la proposition opérationnelle AFP/DT-1/DT-2, le STAC a recommandé de l'adopter afin d'articuler plus efficacement le nouveau programme de recherche qui sera élaboré par les experts d'ITER Organization et des Membres. Il a également pris acte de la nouvelle démarche d'autorisation progressive d'ITER via les trois phases opérationnelles ci-dessus, approuvant cette nouvelle stratégie d'autorisation ainsi que les principes qui la sous-tendent.

Le STAC s'est également penché sur la progression du chantier et sur la stratégie de construction du tokamak, notamment la réparation des secteurs de chambre à vide et des écrans thermiques. Il a reconnu qu'il était important de réaliser des tests cryogéniques sur les aimants pour réduire les risques techniques, préconisant, dans la mesure du possible, de tester l'ensemble des bobines de champ toroïdal ainsi que la bobine de champ poloïdal n°1.

Comme l'a souligné Yutaka Kamada, le directeur général adjoint (Science et Technologie) d'ITER, « ITER Organization est convaincue que l'approche proposée par la nouvelle feuille de route est robuste et permettra de mener à son terme la construction d'ITER et sa procédure d'autorisation, mais aussi d'assurer son exploitation scientifique afin de démontrer les objectifs de fusion du programme. ITER Organization apprécie les préconisations des membres du STAC, qui sont des experts mondiaux des sciences et des technologies de la fusion, ainsi que leur soutien indéfectible et leurs suggestions constructives visant à améliorer la nouvelle feuille de route. »

Dans les semaines qui viennent, le comité consultatif de gestion (Management Advisory Committee, MAC) du Conseil ITER et le Conseil ITER lui-même pourront examiner et commenter les nouvelles propositions d'ITER Organization concernant les phases de construction et de fonctionnement à pleine puissance, l'objectif étant de soumettre à l'examen du Conseil, en 2024, une version définitive de ces propositions.