Bienvenue MAST Upgrade, le nouveau réacteur à fusion !

"MAST-U" est le résultat d'une mise à niveau de son prédécesseur, un réacteur appelé "Mega Ampere Spherical Tokamak" (MAST), qui a été opérationnel de décembre 1999 à septembre 2013 au "Culham Centre for Fusion Energy" (CCFE), dans l'Oxfordshire, en Angleterre. Une actualisation qui a coûté 55 millions de livres sterling sur sept ans. "La fusion est en bonne voie et la mise à niveau de MAST nous rapproche de l'objectif d’offrir une énergie abondante et plus propre à l’humanité. Cette expérience va ouvrir de nouvelles perspectives et nous permettre de tester une technologie qui n'a jamais été expérimentée auparavant", estime Ian Chapman (trad.), directeur de "UK Atomic Energy Authority" (UKAEA).

Forme sphérique

MAST-U présente un intérêt particulier en raison de sa forme sphérique. Ses plasmas ressemblent plus à une pomme évidée qu'à un donut. Cette différence de forme devrait rendre le plasma – cette soupe de particules de plusieurs millions de degrés, confinée par un champ magnétique – plus stable. Une considération importante pour le développement des futures centrales à fusion, où les plasmas fonctionneront pendant des mois au lieu de quelques secondes. "Un tokamak sphérique permet d'obtenir le même niveau de confinement du plasma avec un champ magnétique beaucoup plus petit", explique Nick Holloway, responsable de la communication à l'UKAEA (trad.). "Si nous réussissons, nous disposerons d’un nouveau type de design pour les réacteurs à fusion." En même temps, MAST Upgrade ressemble suffisamment aux tokamaks classiques pour que les résultats de recherches puissent être transférés entre les différentes machines.

Atténuer les interations entre un plasma à des millions de degrés et les parois

MAST-U rejoint le réacteur de l’EPFL, le Tokamak à Configuration Variable (TCV), et deux autres tokamaks dans le cadre du programme de recherche EUROfusion, mené en collaboration par 28 pays. "Félicitations à toute l'équipe de MAST-Upgrade pour la réalisation de ce premier plasma", se réjouit Ambrogio Fasoli, président d'EUROfusion et directeur du Swiss Plasma Center à l'EPFL. "Cette installation nous aidera à vérifier le potentiel de configurations du champ magnétique innovantes pour DEMO, la prochaine grande étape après ITER. Au Swiss Plasma Center, nous avons le privilège de contribuer à cette entreprise cruciale avec notre tokamak TCV. Nous nous réjouissons des futures collaborations et des échanges fructueux avec l'équipe MAST-Upgrade".

"Nous partageons un objectif commun : l'étude de nouvelles configurations de plasmas", explique le physicien Yves Martin, adjoint du directeur du Swiss Plasma Center. "Alors que nous étudions différentes formes et configurations globales du plasma, les chercheurs de MAST Upgrade se concentreront sur de nouvelles configurations de la région où le plasma interagit le plus avec les parois, appelée divergeur comme le Super-X, afin de trouver la meilleure façon d'atténuer l'impact du plasma chaud sur les parois".

"Ces tokamaks ont tous leurs spécificités et apportent des connaissances uniques", explique Sara Moradi, qui coordonne les recherches d'EUROfusion sur les tokamaks de taille moyenne. "Comme ils sont plus petits que JET et ITER, ces installations -les réacteurs expérimentaux de taille moyenne, ndlr- sont intrinsèquement plus flexibles, moins chères et plus rapides à modifier. Sur ces machines, on peut effectuer des mises à niveau d'une manière qui n'est pas envisageable pour des réacteurs plus grands".

Améliorations futures

Si tout se passe comme prévu, MAST Upgrade fonctionnera pour une campagne expérimentale de dix jours en décembre, et poursuivra son exploitation en 2021. D'autres améliorations sont prévues en 2023, notamment l’installation d’un système supplémentaire de chauffage par injection de neutres, un meilleur système de contrôle et une installation cryogénique pour gérer la charge thermique dans le divergeur.

"Il est toujours vraiment passionnant d'assister au premier flash de plasma dans une nouvelle machine. Lorsque cela se produit dans un tokamak aussi nouveau et complexe que MAST-Upgrade, c'est gratifiant non seulement pour l’équipe du projet, mais aussi pour toute la communauté européenne de la fusion, estime Stefano Coda, responsable de la physique du tokamak TCV au Swiss Plasma Center de l'EPFL. "Nous nous réjouissons de la mise à niveau de MAST depuis des années. Ici, à TCV, nous avons été particulièrement impatients, car nos réacteurs comportent tous deux des caractéristiques très peu orthodoxes et exploratoires, tout en étant très complémentaires. Le meilleur exemple en est le divergeur Super-X, que nous pouvons étudier dans deux configurations de plasma très différentes. Je me réjouis de la grande collaboration et des fructueux échanges que nous aurons dans les années à venir".