116 Deuterium and Tritium: The fuel of ITER 1 Introduction Nuclear fusion of light nuclei (Deuterium-Tritium) is one of the very few options potentially acceptable from the environmental, safety and economic points of view, to provide energy over the long term for a growing world population. In the past few decades, fusion research has made great progress. Advances in fusion science arising from a large set of fusion experiments worldwide, together with the development of key fusion technologies, have provided the international fusion programme with the necessary body of knowledge required to demonstrate the scientific and technological feasibility of fusion power for peaceful purposes. The International project ITER, under construction near Cadarache in the southeast part of France, is an experimental installation designed to provide the definitive demonstration that the dream may become reality. 2 A new fuel for a new energy source: Deuterium and Tritium One original feature of this type of nuclear fusion facility is its fuel, made of a very low-density mixture of isotopes of hydrogen: nuclei of deuterium and tritium fully ionized in a plasma state. Another is that for the fusion reactions to be efficient from an energy point of view, the plasma must be at a temperature of the order of several tens of keVwhichmeans a few hundred million degrees Celsius (1 keV~ 10 000 000° C). The principle of ITER is to maintain the fusion fuel, a hot gas called “plasma”, in a doughnut-shaped vessel (“torus”) from touching the walls by means of strong magnetic fields created by superconducting coils surrounding the vessel, commonly called the “vacuum chamber”. This configuration, which has proven the superior design for fusion experiments since the 1960s, is called a tokamak. 1 Introduction La fusion nucléaire des noyaux légers (deutérium-tritium) est l’une des très rares solutions potentiellement acceptables en termes environnementaux, économiques et de sûreté pour fournir de l’énergie à long terme à une population mondiale qui ne cesse de croître. La recherche sur la fusion a fait des progrès considérables ces dernières décennies. Grâce aux avancées de la science de la fusion, fruit des nombreuses expérimentations sur la fusion réalisées dans le monde entier, et au développement de technologies de fusion essentielles, le programme de fusion international dispose aujourd’hui des connaissances nécessaires pour démontrer la faisabilité scientifique et technologique de l’énergie de fusion à des fins pacifiques. Le projet international ITER, dont les installations sont en cours de construction près de Cadarache, dans le sud-est de la France, vise à démontrer de façon incontestable que ce rêve peut se réaliser. 2 Le tritium : un nouveau combustible pour une source d’énergie nouvelle Parmi les caractéristiques originales de ce type d’installation nucléaire figure son combustible, constitué d’un mélange d’isotopes de l’hydrogène à très faible densité : des noyaux de deutérium et de tritium totalement ionisés à l’état de plasma. Autre spécificité, le plasma doit se trouver à une température de l’ordre de plusieurs dizaines de kiloélectron-Volt (keV) ou de quelques centaines de millions de degrés Celsius pour que les réactions de fusion soient efficaces en termes énergétiques (1 keV~10 000 000° C). Le principe d’ITER consiste à maintenir le combustible de fusion sous forme de gaz chaud (le plasma) dans une chambre en forme d’anneau (« tore) hors de contact des parois par de puissants champsmagnétiques créés par des bobines supraconductrices installées autour de l’anneau, appelée « chambre à vide ». Cette configuration, qui s’est révélée la plus adaptée aux expérimentations de fusion depuis les années 60, est appelée« tokamak ». Deuterium and Tritium: The fuel of ITER Le Deutérium et le Tritium : le combustible d’ITER Carlos Alejaldre, Deputy Director General for Safety and Security - ITER 2 CHAPITRE
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