Production de Tritium
ITER offrira une opportunité unique de tester des prototypes de modules de couverture tritigène — c'est-à-dire capables de générer du tritium — dans les conditions réelles d'un environnement de fusion. La photo montre un module tritigène expérimental et ses systèmes auxiliaires dans l'une des deux espaces autour de la chambre à vide prévu pour accueillir les essais de production du tritium.
La réaction de fusion deutérium-tritium (D-T) génère un flux de neutrons de haute énergie ainsi que des noyaux d'hélium. Tandis que le plasma demeure confiné par les champs magnétiques du tokamak, les neutrons, qui sont électriquement neutres, s'échappent et sont absorbées par les modules de couverture qui tapissent la paroi.
La présence de lithium dans ces modules de couverture déclenche la réaction suivante : le neutron incident est absorbé par l'atome de lithium, lequel se recombine alors en un atome de tritium et un atome d'hélium. On peut ensuite extraire le tritium de la couverture, le recycler dans le plasma et le rendre à sa fonction de combustible.
On appelle « couvertures tritigènes » les couvertures qui contiennent du lithium. Les centrales de fusion de demain devront produire dans leur enceinte même le tritium qu'elles consommeront. ITER sera le premier tokamak à tester l'autosuffisance en tritium dans les conditions réelles d'un environnement de fusion. Des recherches supplémentaires seront nécessaires pour démontrer la production et le recyclage de tritium à grande échelle.
Modules tritigènes expérimentaux
ITER testera l'autosuffisance en tritium en installant sur la paroi interne de la chambre à vide des modules (Test Blanket Modules) contenant un matériau tritigène à base de lithium. Quatre concepts différents sont en cours d'élaboration par les membres d'ITER, qui requièrent la mise en oeuvre d'un vaste programme de R&D. Qu'il s'agisse de couvertures utilisant un composé du lithium-plomb (Europe), des céramiques lithiées (Japon et Chine) ou des céramiques lithiées sous forme de lits de billes (un projet commun Europe/Corée), la conception des systèmes progresse. Tous les membres d'ITER participent par ailleurs à l'élaboration des composants auxiliaires (refroidissement, matériaux, extraction de tritium). Les quatre prototypes de modules de couverture tritigènes seront installés dans deux des pénétrations équatoriales de la machine.
Outre la démonstration de la possibilité de générer le tritium dans un cycle du combustible fermé, le programme dédié aux modules de couverture expérimentaux d'ITER poursuit un deuxième objectif : expérimenter différents fluides de refroidissement pour le futur cycle de conversion de l'énergie en électricité. Dans le tokamak ITER, l'énergie produite sera majoritairement transférée à l'eau de refroidissement qui circule dans la couverture de la chambre à vide et évacuée par le système de dissipation de la chaleur. Dans les machines qui succéderont à ITER, le flux de chaleur récupéré par les circuits de refroidissement sera transféré à un circuit secondaire dans un échangeur de chaleur. Un fluide de refroidissement à haute température sera nécessaire pour assurer une efficacité économique au cycle de production d'électricité. Dans cette perspective, les modules de couverture expérimentaux d'ITER testeront leurs propres circuits de refroidissement.