Physique, technologie et économie des réacteurs de fusion

L'energie de fusion entre dans une ere de realisations pratiques. La physique des plasmas, la science des materiaux et la technologie ont atteint un stade ou les etapes supplementaires a franchir peuvent etre clairement envisagees et les solutions aux principales difficultes bien cernees et largement acceptees. En plus d'ITER, ces avancees necessitent en parallele la construction et l'exploitation de l'installation d'irradiation IFMIF (International Fusion Materials Irradiation Facility), avant la construction du premier reacteur de fusion producteur d'electricite: DEMO. Les lignes directrices d'une strategie de developpement ont ete formulees en s'appuyant sur des etudes approfondies de differents concepts de reacteur de fusion commercial. Cet article presente une synthese, focalisee sur les analyses determinant les parametres conduisant a une conception optimale et mettant en lumiere les elements de physique et de technologie qui gouvernent la performance economique, les validations economiques elles-memes, et les besoins necessaires au developpement de la fusion. Les details des concepts europeens sont decrits dans l'article de D. Maisonnier et les developpements de materiaux dans l'article d'A. Moslang. Une modelisation "systeme" auto-consistante integrant l'ingenierie, la physique des plasmas et l'evaluation des couts d'un reacteur de fusion electrogene revele que les parametres gouvernant la performance economique sont par ordre decroissant d'importance: • La disponibilite, qui depend fortement de la duree de vie des couvertures et du divertor, ainsi que de la fiabilite des autres systemes, specifiquement des composants internes a l'enceinte; • Le rendement de la conversion d'energie, qui depend de la temperature de fonctionnement et du facteur de multiplication de la couverture; • La puissance electrique nette delivree au reseau: la physique des plasmas favorise les unites de grande taille; • Le chargement thermique sur le divertor; • La pression normalisee du plasma; • La densite normalisee du plasma. Des objectifs pour l'optimisation des regimes des plasmas de fusion, des materiaux et de la technologie peuvent etre deduits de ces considerations, conduisant a l'elaboration de plans de developpements bien justifies. En termes absolus, un concept de centrale, avec une physique des plasmas conservatrice utilisee pour ITER et une technologie avec des extrapolations faibles sur les couvertures et les materiaux, aurait un cout de l'electricite inferieur a celui d'une centrale photovoltaique, similaire a celui d'une ferme eolienne sans stockage, et de facon generale competitif dans un futur marche de l'energie. Des concepts avances au niveau de la physique des plasmas et des hypotheses faites sur les materiaux conduisent naturellement a des couts plus bas. Des calculs ont aussi ete faits sur les couts externes lies a la production d'electricite par un reacteur de fusion et des comparaisons avec les autres sources d'energie realisees: la fusion presente des couts externes tres faibles, similaires a ceux de l'eolien et donc beaucoup plus faibles que ceux des energies fossiles. La fusion a ete integree dans des modeles auto-consistants de scenarios prenant en compte les aspects energiques, environnementaux et economiques de l'Europe de l'Ouest, de l'Inde et l'Asie.