Exploiter la puissance de l’énergie de fusion, un rêve qui devient réalité

Recréer sur Terre la réaction de fusion qui se produit au cœur du soleil : telle est la mission que se sont donnée les scientifiques et les ingénieurs avec ITER, l’un des projets d’ingénierie les plus ambitieux de l’histoire de l’humanité.

ITER, acronyme de International Thermonuclear Experimental Reactor (réacteur thermonucléaire expérimental international), implique la collaboration de 35 pays et consiste à fabriquer et à exploiter un gigantesque dispositif de fusion expérimental appelé tokamak. Constitué d’un million de composants et de dix millions de pièces et conçu pour exploiter l’énergie de fusion, ITER sera le plus grand tokamak jamais construit au monde, avec un rayon de plasma de 6,2 m et une enceinte à vide de 840 m³ capable de résister à des températures atteignant 150 millions de degrés Celsius, rien de moins.

L’objectif d’ITER est de démontrer la faisabilité et la rentabilité de la fusion nucléaire en tant que source d’énergie décarbonée à grande échelle. À cette fin, le tokamak du projet ITER est conçu pour générer 500 MW de puissance de fusion à partir de 50 MW de puissance de chauffage, ce qui permet de décupler le rendement de la puissance (Q=10).

La société de Cantabrie Equipos Nucleares, S.A. (ENSA) a été chargée de concevoir et de construire les composants de l’enceinte à vide toroïdale du tokamak. Le projet sera hébergé dans trente-neuf bâtiments et zones techniques en cours de construction sur un site de 180 hectares à Cadarache, dans le sud de la France. Le cœur de l’installation, le bâtiment du tokamak, est une impressionnante structure de sept étages en béton armé. Au fur et à mesure de l’achèvement structurel des bâtiments, les équipements peuvent être installés et assemblés.

Il ne fait aucun doute que le contrôle des dimensions d’un tokamak de 23 000 tonnes et de 28 mètres de diamètre au cours du processus d’assemblage nécessite obligatoirement un équipement de mesure tridimensionnelle de haute précision, afin de garantir que les tolérances exactes pour le fonctionnement des machines sont respectées.

C’est ici que la contribution d’AsorCAD prend toute sa valeur.

Le bon partenaire pour des dimensions exactes

Au cours des 25 dernières années, la société d’ingénierie AsorCAD, basée en Espagne, s’est distinguée par sa spécialisation pointue dans la technologie 3D. C’est pourquoi ENSA a demandé à AsorCAD de prendre en charge les travaux de numérisation 3D, de rétro-ingénierie et de métrologie pour la construction du réacteur à fusion nucléaire du projet ITER.

Depuis début 2015, ENSA bénéficie de l’expertise d’AsorCAD. Ensemble, ils ont pu numériser les bords latéraux des neuf secteurs de la chambre à plasma du tokamak, également appelée tore. Une tâche essentielle, car chaque secteur étant fabriqué séparément, il faut concevoir des pièces de jonction pour relier les différentes sections et assurer leur parfaite jonction une fois assemblées.

Des mesures 3D précises pour un ajustement parfait

Afin d’assurer un ajustement parfait des différentes sections du tore, AsorCAD a utilisé le scanner MetraSCAN 3D de Creaform pour les composants toroïdaux et le système de photogrammétrie MaxSHOT 3D pour les pièces de grande taille. Ensuite, certaines mesures ont été vérifiées à l’aide de la MMT HandyPROBE, également fabriquée par Creaform.

Parce qu’aucun montage rigide n’est requis, ces équipements de mesure 3D sont portables et très fiables pour le travail sur site. Leur précision de mesure est insensible aux instabilités de l’environnement, ce qui signifie qu’ils ne sont pas affectés par les mouvements, les vibrations, les changements de température ou les conditions d’éclairage. Ces qualités ont permis à AsorCAD d’effectuer des numérisations et des mesures 3D très précises dans les installations d’ENSA, sans avoir à transporter d’énormes équipements.

Une fois les numérisations 3D des bords latéraux de chaque secteur de tore capturées avec précision, AsorCAD a utilisé le logiciel Geomagic Design X pour créer les modèles de CAO correspondants.

Ensuite, par rétro-ingénierie, ENSA a pu concevoir des éléments de connexion aux dimensions exactes pour relier les différentes sections existantes. AsorCAD a de nouveau utilisé le scanner MetraSCAN 3D pour numériser toutes les pièces de jonction fabriquées pour l’inspection finale et l’approbation.

 Sur la voie de l’énergie sans carbone

Les travaux d’assemblage de l’enceinte à vide toroïdale du tokamak ont commencé à Cadarache. Les premiers essais au plasma sont attendus d’ici 2025. Le projet ITER se poursuivra ensuite jusqu’à ce qu’il atteigne son objectif, qui est de multiplier par dix le rendement de l’énergie injectée dans le plasma (Q=10) afin de démontrer la viabilité de la fusion nucléaire en tant que source d’énergie mondiale durable et non émettrice de carbone. D’ici là, le projet ITER peut continuer à compter sur ses précieux partenaires et conseillers, tels qu’AsorCAD et Creaform.