À Cadarache, WEST teste un nouveau chauffage ciblé de son plasma

À Cadarache, dans les Bouches-du-Rhône, le tokamak WEST vient de réussir des tirs de chauffage par micro-ondes atteignant 800 kilowatts pendant une seconde. Le CEA a confirmé le 9 octobre le fonctionnement sur plasma de ce nouveau système, après des essais menés depuis juillet.

Une seconde, alors que cette même machine a maintenu un plasma pendant 22 minutes en février 2025 ? Pourtant, les deux expériences cherchent à résoudre des problèmes différents. WEST sait déjà chauffer son plasma avec plusieurs mégawatts. Les chercheurs cherchent aussi à mieux choisir où cette énergie est déposée.

Chauffer le cœur plutôt que simplement chauffer plus fort

Lors de son record de 1 337 secondes, WEST utilisait une antenne injectant 2 mégawatts d’ondes dans le plasma. Ces ondes accélèrent les électrons et entretiennent le courant électrique indispensable à son confinement magnétique.

Le nouveau système, appelé ECRH, joue un autre rôle. Son gyrotron produit des micro-ondes à une fréquence de 105 gigahertz, destinées à chauffer directement les électrons au centre du plasma. Des miroirs orientables permettent d’ajuster la direction du faisceau.

Cette possibilité de chauffage ciblé répond à une difficulté bien particulière de WEST : le tungstène.

Au fond de la machine, près de 16 000 petits blocs de ce métal constituent un dispositif appelé divertor. Ils sont conçus pour supporter des flux de chaleur intenses, comparables à ceux qu’affronteront certains composants du futur réacteur ITER.

Mais le tungstène possède un défaut embarrassant. Lorsque des atomes arrachés aux parois pénètrent dans le plasma et s’accumulent en son centre, ils peuvent évacuer une grande quantité d’énergie sous forme de rayonnement. Le plasma se refroidit, parfois jusqu’à compromettre l’expérience.

Le chauffage central par micro-ondes doit aider à limiter ces phénomènes. Il offre aux chercheurs un moyen supplémentaire d’agir sur la température et le comportement du plasma sans dépendre uniquement des chauffages déjà installés.

Son efficacité pour limiter l’accumulation de tungstène reste à démontrer sur WEST.

Une seconde obtenue, des centaines encore à conquérir

Le principe n’est pas nouveau. Le tokamak Tore Supra, dont WEST est issu, possédait déjà un chauffage de ce type. Le CEA a décidé en 2021 de le moderniser, en réutilisant notamment une antenne adaptée à trois faisceaux de micro-ondes.

Un gyrotron livré en septembre 2024 avait permis de premiers tirs sur plasma en avril 2025, pendant seulement 10 à 100 millisecondes. Un autre appareil, livré en juin 2026, a ensuite été intégré à l’installation. Les expériences menées depuis juillet ont permis d’atteindre 800 kW pendant une seconde.

Les mesures de température électronique montrent une augmentation cohérente avec la puissance de chauffage injectée. En ajustant la polarisation des micro-ondes, les chercheurs ont également réduit la part d’énergie qui n’était pas absorbée.

Mais produire un faisceau puissant en laboratoire et le transmettre durablement jusqu’au plasma sont deux difficultés distinctes. À Cadarache, le dégazage dans la ligne qui transporte les micro-ondes constitue notamment un obstacle à l’allongement des tirs.

Un deuxième gyrotron est désormais installé sur la plateforme, mais sa qualification se poursuit. Conçu avec le Karlsruhe Institute of Technology allemand et fabriqué par Thales, le matériel doit permettre à terme d’atteindre 3 mégawatts de chauffage avec trois appareils, sur des impulsions beaucoup plus longues.

WEST ne produit pas d’électricité par fusion. Il sert à apprendre comment maintenir et contrôler les conditions extrêmes dont les futurs réacteurs auront besoin. À Saint-Paul-lez-Durance, les prochaines étapes consistent à faire fonctionner plusieurs gyrotrons sur plasma et à prolonger leurs impulsions bien au-delà d’une seconde.