En décembre 2024, le Parlement suisse a donné son feu vert à l’allocation de fonds pour des projets proposés dans le cadre de la Feuille de route suisse pour les infrastructures de recherche 2023 – parmi lesquels le Swiss Fusion Hub, une amélioration substantielle des infrastructures de SPC. Cela marque l’étape finale d’un processus de sélection en plusieurs phases, au cours duquel la proposition du Swiss Fusion Hub a reçu un soutien financier de 12,5 millions de francs pour la période 2025-2028, afin de mettre en œuvre les améliorations d’infrastructure décrites ci-dessous.
1. Amélioration du divergeur de TCV
Nous entamons officiellement la prochaine grande amélioration de TCV, centrée sur la mise en place d’un divergeur long et fortement cloisonné (TBLLD). Cette nouvelle configuration combine des caractéristiques essentielles qui, sur TCV, ont déjà démontré une forte atténuation des flux thermiques vers la paroi et facilité l’accès à un divergeur détaché, à savoir un cloisonnement renforcé et une jambe de divergeur allongée. Parallèlement, le TBLLD minimise la complexité d’ingénierie en vue d’une éventuelle application dans un futur réacteur.
Une conception initiale pour la première phase de cette amélioration a déjà été élaborée, impliquant 96 barres de graphite de 35 cm à installer sur le plancher de TCV. La conception, la construction et l’exploitation scientifique de ce divergeur seront une aventure collective pour l’institut, mobilisant une large gamme d’expertises – et des personnes très qualifiées et polyvalentes pour son installation.
2. Systèmes de mesure de TCV
Une mise à jour de l’ensemble des systèmes de mesure de TCV accompagnera le TBLLD, améliorant notre capacité à évaluer cette conception innovante de divergeur et approfondissant notre compréhension de la physique des divergeurs. Des mesures clés, comme la pression des neutres et la sonde mobile le long de la fente, éclaireront le rôle du cloisonnement des neutres, tandis que des outils classiques comme les sondes de Langmuir et la sonde mobile du divergeur suivront les flux de particules à l’intérieur du TBLLD.
Un défi majeur réside dans la visibilité limitée des surfaces à l’intérieur des cloisons, ce qui complique l’analyse des flux thermiques habituellement effectuée avec des caméras infrarouges. Pour pallier cela, nous développons un nouveau système de mesure basé sur un thermocouple à érosion rapide, capable de mesurer les flux thermiques au sein de la structure cloisonnée. Associé aux systèmes avancés du TCV, y compris les bolomètres à feuille, cet ensemble offrira des perspectives inédites sur la physique qui régit le TBLLD.
3. Amélioration du chauffage
La proposition du Swiss Fusion Hub comprend également un quatrième gyrotron à double fréquence de 1 MW pour enrichir le mélange de chauffage par résonance cyclotron électronique aux première et deuxième harmoniques, ainsi que le chauffage par faisceau neutre de TCV. Ce nouveau gyrotron sera complété par des antennes de lancement améliorées (supérieures et latérales), une nouvelle alimentation haute tension à modulation impulsionnelle pour réduire les ondulations et les interférences, ainsi que des alimentations anodiques rapides développées en interne, offrant des temps de montée plus rapides et des capacités de modulation de puissance accrues.
Cette mise à niveau permettra de tester et d’optimiser le TBLLD dans des conditions extrêmes, d’ajuster les profils de densité et les niveaux de puissance dans le scénario de base ITER et les plasmas à triangularité négative en vue de DEMO, tout en augmentant les capacités d’actionnement de TCV pour le contrôle en temps réel.
4. EDIPO2
Au cours des deux dernières décennies, toutes les grandes installations de fusion supraconductrice dans le monde, y compris ITER, JT60-SA, SPARC, BEST, CFETR, DTT et l’EU DEMO, ont qualifié leurs supraconducteurs dans l’installation de test SULTAN au SPC-Villigen. La demande croissante de conducteurs à champ magnétique et courant plus élevés – en partie motivée par le développement des supraconducteurs à haute température – nécessite des capacités de test dépassant les limites actuelles de SULTAN (B ≤ 11 T, I ≤ 100 kA).
EDIPO2 renforcera nos capacités de test au SPC pour répondre aux besoins des nouveaux échantillons supraconducteurs de dernière génération. Les améliorations incluront un nouvel aimant générant un champ de 15 T, une ouverture élargie, et un transformateur supraconducteur conçu pour tester des échantillons au-delà de 100 kA. EDIPO2 garantira que le SPC conserve son rôle de leader mondial dans les tests de supraconducteurs pour la communauté internationale de la fusion.
Au cours des dernières années, le groupe «supraconductivité appliquée» a élaboré la conception et les spécifications techniques d’EDIPO2. Avec l’approbation du Swiss Fusion Hub, EDIPO2 entre dans sa phase d’ingénierie. Nous signerons bientôt des contrats avec l’industrie pour l’achat des brins supraconducteurs nécessaires, la fabrication d’un câble en deux étapes, et la production de l’aimant amélioré. L’insertion de l’aimant dans l’installation et sa mise en service finale sont prévues pour 2028.