Sciences

Iter : des noix de coco pour le réacteur à fusion thermonucléaire

ActualitéClassé sous :physique , tokamak , Iter

-

Après une longue recherche, une équipe allemande a trouvé le matériau idéal pour recueillir le gaz perdu dans le futur Tokamak Iter, en construction à Cadarache : c'est la coque de noix de coco carbonisée.

Le cœur du Tokamak. Le plasma est confiné au centre du volume intérieur (aux parois de couleur jaune sur ce dessin) par un puissant champ électromagnétique. Le charbon de coque sera installé tout près, pour filtrer le gaz extrait par les pompes. © ITER Organization

Depuis janvier 2007, le projet Iter (International Thermonuclear Experimental Reactor) est devenu un chantier véritable, avec travaux de terrassement, noria de camions, élargissements de routes existantes et découvertes archéologiques fortuites (une fabrique de verre du dix-huitième siècle et une nécropole du cinquième).

Près de trois ans plus tard, on peut admirer une immense plate-forme de terre sur la commune de Cadarache, entre Manosque et Aix-en-Provence. Dans une dizaine d'années s'élèvera une installation sans équivalent dans le monde qui, un jour peut-être, produira plus d'énergie qu'elle n'en consomme, au moins sous forme de chaleur. Réunissant 34 pays, pour un budget de 10 milliards d'euros sur dix ans, ce projet pharaonique consiste à mettre au point un réacteur à fusion thermonucléaire contrôlée, une technique que l'on étudie depuis plus de quarante ans.

Alimenté en deutérium (que l'on trouve dans l'eau de mer) et en tritium (qu'il faudra trouver ou fabriquer), Iter devrait réussir les réactions de fusion de leurs noyaux, à la manière du cœur du Soleil et des étoiles ou encore d'une bombe H, et dégager un puissant rayonnement de neutrons rapides, qui évacuent 80% de l'énergie dégagée par la fusion. Ce flot élève la température de la paroi du réacteur, cette chaleur étant récupérée pour produire de l'électricité. Les déchets, riches en tritium, sont radioactifs mais les quantités et la période de demi-vie (une centaine d'années) sont bien plus faibles que dans le cas de la fission des réacteurs nucléaires actuels. Mais il faut compter aussi les matériaux du cœur du réacteur qui devront être régulièrement changés et seront eux aussi radioactifs.

La plate-forme qui accueillera les bâtiments et le réacteur est place. On distingue au fond une zone sombre, c'est la fosse dans laquelle sera installé le Tokamak. © Agence Iter France / Vision du ciel

A la recherche du matériau idéal

Pour parvenir à fusionner les noyaux, Iter utilise la méthode dite du confinement, consistant à retenir un gaz très chaud, devenu un plasma. Le réacteur thermonucléaire installé au cœur du Soleil se contente de 15 millions de degrés. Mais les hommes sont pour l'instant moins doués (la pression, surtout, est bien plus faible) et il faut atteindre 150 millions de degrés pour espérer initier des réactions de fusion des noyaux.

Aucun matériau ne pouvant résister à un plasma si chaud, il est confiné par un puissant champ électromagnétique (le plasma est électriquement chargé) au centre d'un gros tuyau refermé sur lui-même. L'installation a pris le nom de Tokamak (un acronyme russe).

Pour l'instant, à peu près tous les problèmes techniques importants sont autant de défis pour les ingénieurs et les scientifiques. L'un d'eux est de faire un vide poussé à l'intérieur du tore de sorte que le plasma ne soit pas englué dans une masse d'air. Des pompes doivent donc en permanence extraire le peu de gaz résiduel entre le cœur de plasma et la paroi du tube. A l'intérieur se trouve de l'hélium, de l'hydrogène, du deutérieum et d'autres débris résultant du frottement sur les parois, qu'il faut récupérer.

La solution est de passer ce flux de gaz dans un filtre. C'est le travail d'un laboratoire allemand du Karlsruher Institut für Technologie. Il fallait trouver le bon matériau pour adsorber les molécules à retenir, donc avec une très grande surface interne, comme une éponge. « Nous l'avons cherché pendant vingt ans », confie en substance Christian Day au magazine HPlus. Son laboratoire, explique-t-il, a testé des métaux frittés (obtenus par chauffage d'une poudre) et les zéolithes, ces minéraux riches en pores microscopiques.

Au bout de deux décennies, les chercheurs ont testé un matériau bien plus simple et beaucoup moins onéreux : le charbon actif. Mais pas n'importe lequel. Le meilleur était celui obtenu à partir de la coque des noix de coco.

Ce n'est pas une première. Le charbon de coque est depuis longtemps utilisé pour réaliser du charbon actif destiné à réaliser des filtres. Mais il n'est pas si fréquent qu'une haute technologie fasse appel à un produit naturel pour résoudre un problème aussi ardu... A coup sûr, les noix de coco ne seront pas les ingrédients les plus coûteux du programme Iter.