La France va battre un record en insérant le plus puissant gyrotron de la planète dans le réacteur à fusion allemand Wendelstein 7-X

En Allemagne, un gigantesque réacteur expérimental va tester un chauffage inédit du plasma, grâce à un composant de haute technologie conçu en France.

Selon le média en ligne français Media24, le groupe Thales vient de décrocher un contrat stratégique avec l’Institut Max Planck de physique des plasmas, en Allemagne. L’entreprise va construire un gyrotron de nouvelle génération, une sorte de « four à micro-ondes » géant, destiné à chauffer le plasma du réacteur à fusion Wendelstein 7-X à des températures extrêmes.

Un « four à micro-ondes » géant capable d’atteindre 40 millions de degrés

Pour saisir l’ampleur du projet, Media24 part d’une image familière : le four à micro-ondes domestique. Un appareil classique délivre environ 1 000 watts à 2,45 gigahertz, de quoi réchauffer un plat en quelques minutes. Le gyrotron développé pour Wendelstein 7-X joue dans une toute autre catégorie.

En multipliant la puissance par un facteur de l’ordre de deux mille et la fréquence par cinquante, on obtient un dispositif capable de porter de la matière à près de 40 millions de degrés. À ces températures, le gaz devient un plasma, où les électrons sont arrachés aux noyaux. Aucun matériau ne peut supporter un tel environnement. Les physiciens doivent donc confiner ce plasma dans une « cage » de champs magnétiques, sans contact avec les parois.

Le rôle du gyrotron consiste à envoyer un faisceau de micro-ondes extrêmement puissant dans ce plasma. L’énergie est transférée par un phénomène baptisé « chauffage par résonance cyclotronique électronique », une version radicalement amplifiée du principe qui réchauffe un plat de lasagnes dans une cuisine.

Le gyrotron de Thales doit fournir un faisceau de micro-ondes de 2 mégawatts, pour chauffer un plasma magnétique à près de 40 millions de degrés.

Ce nouvel appareil s’inscrit dans le cadre du projet HiPMiB, financé à hauteur de six millions d’euros par le ministère allemand de la Recherche. L’Institut Max Planck de physique des plasmas en est le commanditaire.

Wendelstein 7-X, le pari allemand du réacteur « tordu »

Le gyrotron français ne fonctionne pas seul. Il s’intègre dans l’infrastructure de Wendelstein 7-X, un réacteur expérimental situé à Greifswald, au nord-est de l’Allemagne. Cet équipement est un stellarator, un type de machine à fusion différent du tokamak utilisé par ITER en Provence.

Alors que le tokamak adopte une forme de beignet régulier, le stellarator présente une géométrie beaucoup plus complexe, semblable à un anneau torsadé dans tous les sens. Cette forme rend la conception et la fabrication bien plus difficiles, mais offre un atout majeur : le fonctionnement en continu. Là où de nombreux tokamaks travaillent par impulsions, Wendelstein 7-X vise des décharges longues, pouvant théoriquement se maintenir sans interruption.

En mai 2025, Wendelstein 7-X a d’ailleurs établi un record mondial de « triple produit », un indicateur clé de la performance en fusion qui combine densité, température et durée du plasma. Le réacteur a maintenu un plasma performant pendant 43 secondes, dépassant les meilleures installations concurrentes sur ce critère de durée. Il a également tenu des plasmas durant huit minutes, et vise désormais des décharges de l’ordre de la demi-heure.

Pour franchir ce cap, la machine doit disposer d’une puissance de chauffage bien supérieure à celle dont elle dispose aujourd’hui. C’est précisément ce à quoi doit servir le gyrotron construit en France.

Objectif : 30 mégawatts de chauffage avec seulement 12 gyrotrons

La feuille de route de Wendelstein 7-X prévoit d’atteindre 30 mégawatts de puissance de chauffage. Actuellement, le réacteur aligne onze gyrotrons. Certains datent de 1999 et plafonnent à 0,6 mégawatt. Le plus performant, déjà signé Thales, est le modèle TH1507U, qui a délivré 1,3 mégawatt à 140 gigahertz pendant 180 secondes, un record mis en avant dès 2024 par un communiqué du groupe.

Le problème est simple : le réacteur ne dispose que de douze emplacements pour intégrer des gyrotrons, pas un de plus. En ajouter supposerait de construire un nouveau bâtiment, percer des galeries pour faire circuler les micro-ondes, adapter l’alimentation électrique, pour un coût estimé à plusieurs dizaines de millions d’euros.

La seule option réaliste consiste donc à augmenter drastiquement la puissance de chaque appareil. L’objectif est de passer d’environ 1 à 2 mégawatts par faisceau, ce qui permettrait de doubler la puissance de chauffage sans modifier le nombre de gyrotrons installés.

• Nombre de gyrotrons prévus : 12 au maximum
• Puissance visée par gyrotron : 2 mégawatts
• Puissance totale de chauffage : 30 mégawatts
• Durée visée des décharges plasma : jusqu’à 30 minutes

Thales occupe ici une position stratégique. Le groupe est le seul fabricant européen de gyrotrons de très forte puissance, dans un club mondial réduit qui comprend quelques acteurs japonais et russes. L’entreprise fournit déjà les gyrotrons d’ITER, ce qui renforce le poids de la filière française dans la recherche internationale sur la fusion.

Un projet industriel partagé entre plusieurs acteurs européens

Le communiqué de l’Institut Max Planck détaille la répartition des rôles dans le projet HiPMiB. Le KIT de Karlsruhe, grand centre de recherche allemand spécialisé dans les micro-ondes, conçoit d’abord un prototype de laboratoire pour des impulsions courtes. Thales prend ensuite la main pour transformer ce prototype en un démonstrateur industriel capable de délivrer 2 mégawatts pendant une demi-heure.

L’université de Stuttgart et l’Institut Max Planck se chargent pour leur part de tout l’acheminement du faisceau jusqu’au plasma. Il s’agit de guider les micro-ondes depuis la sortie du gyrotron jusqu’à la chambre de confinement, en les faisant rebondir sur une série de miroirs et de composants dédiés.

Autour de Wendelstein 7-X, le projet HiPMiB associe Thales, le KIT de Karlsruhe, l’université de Stuttgart et l’Institut Max Planck, chacun avec un rôle industriel et scientifique bien défini.

Pour la France, ce contrat illustre la montée en puissance d’une industrie de niche, mais stratégique, au croisement de la haute fréquence, des technologies du vide et du refroidissement intensif.

Un casse-tête thermique : 20 mégawatts par mètre carré à évacuer

Doubler la puissance du gyrotron ne consiste pas à « tourner un bouton ». Les obstacles techniques sont considérables, à commencer par la gestion de la chaleur à l’intérieur même de l’appareil.

Dans la cavité résonante, où naissent les micro-ondes, les parois subissent une charge thermique de l’ordre de 20 mégawatts par mètre carré. Cela correspond à plusieurs milliers de fois l’ensoleillement reçu au sol par une plage en plein été, concentrés sur une petite surface métallique.

Pour tenir la durée, les ingénieurs du KIT prévoient un système de refroidissement par microcanaux. Concrètement, de minuscules conduits usinés à l’intérieur du métal laissent circuler de l’eau, au plus près des zones les plus chaudes. L’objectif est de maintenir la structure en dessous des limites de résistance des matériaux, tout en conservant une géométrie parfaite pour la génération des ondes.

La transmission du faisceau jusqu’au tokamak constitue un autre défi. À 2 mégawatts pendant trente minutes, les miroirs et les guides d’ondes chauffent sensiblement. Les joints des vannes à vide fatiguent et le moindre défaut de surface, ou la présence d’un grain de poussière, peut déclencher un arc électrique en plein trajet, susceptible d’endommager l’installation.

Les équipes de Stuttgart planchent sur des faisceaux plus larges, des lignes refroidies à l’air sec et des systèmes de détection ultra-rapides, capables de repérer et corriger une anomalie en une fraction de seconde.

Où en est la fusion ailleurs dans le monde ?

Le projet autour de Wendelstein 7-X s’inscrit dans une compétition mondiale pour rendre la fusion nucléaire contrôlée techniquement et économiquement viable. Media24 rappelle plusieurs grandes installations en activité ou en développement, publiques ou privées.

Ces projets reposent sur des architectures différentes (stellarator, tokamak, initiatives privées) mais convergent vers le même objectif : démontrer que la fusion peut produire à terme une énergie abondante, pilotable et à faible émission de gaz à effet de serre.

Ce que cela signifie pour la France et ses propres projets de fusion

Pour un lecteur français, l’enjeu majeur tient au rôle croissant joué par l’industrie nationale dans ce secteur. Thales s’impose comme fournisseur-clé de composants pour plusieurs grandes installations de fusion : Wendelstein 7-X en Allemagne, ITER en France, mais aussi d’autres sites de recherche européens.

En France, le principal démonstrateur reste ITER, construit à Cadarache sous l’égide d’un vaste consortium international. Là aussi, le chauffage du plasma fait appel à des gyrotrons de très forte puissance, combinés avec d’autres systèmes comme l’injection de particules neutres. Les principes physiques sont voisins de ceux employés à Greifswald.

Le pays abrite aussi des installations plus modestes mais complémentaires, comme le tokamak WEST, exploité par le Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA). WEST sert notamment à tester des matériaux et des composants qui pourraient être utilisés plus tard dans un réacteur industriel, notamment les composants de la « première paroi » qui font face au plasma.

L’expertise acquise sur les gyrotrons, les aimants supraconducteurs, le vide et le refroidissement place donc la France au cœur des briques technologiques nécessaires à une future centrale à fusion, même si aucun calendrier précis de mise en service commerciale n’est arrêté.

Comprendre quelques notions clés de la fusion

Le terme de « triple produit » revient souvent dans les annonces de records de fusion. Il désigne le produit de trois grandeurs : la densité du plasma, sa température et le temps pendant lequel il reste confiné. Plus ce produit est élevé, plus on se rapproche des conditions où la fusion devient autosuffisante sur le plan énergétique.

Autre notion utile : la différence entre tokamak et stellarator. Le tokamak utilise un courant électrique circulant dans le plasma pour contribuer à son confinement magnétique, ce qui impose un fonctionnement en impulsions. Le stellarator, lui, repose sur un enchevêtrement de bobines magnétiques externes très complexes. Ce design rend le contrôle plus délicat, mais ouvre la voie à un fonctionnement continu, très recherché pour une centrale électrique.

Enfin, les gyrotrons eux-mêmes illustrent une tendance forte de la haute technologie : pousser très loin la maîtrise de phénomènes connus, comme les micro-ondes, en combinant matériaux avancés, géométries extrêmes et systèmes de refroidissement sophistiqués. Ces mêmes compétences peuvent ensuite irriguer d’autres secteurs, par exemple certains équipements pour datacenters ou pour les télécommunications de pointe.

Hélène Vasseur

Lecture rapide : rédactrice en chef d’Eurotel, ancienne de l’hôtellerie, spécialiste des hôtels de caractère et des city-trips.

Hélène Vasseur a passé près de quinze ans dans l’hôtellerie avant de se consacrer à l’écriture. De la réception d’un palace lyonnais à la direction d’une maison d’hôtes, elle a appris à lire un hôtel de l’intérieur : ce qui fait une vraie adresse, et ce qui relève du décor.

Rédactrice en chef d’Eurotel, elle coordonne la ligne éditoriale et arpente l’Europe à la recherche d’hôtels de caractère et de destinations à raconter autrement. Sa conviction : on voyage mieux quand on comprend les lieux, pas seulement quand on les coche. Elle garde un faible pour les vieilles villes d’Europe centrale et les petits-déjeuners qui s’éternisent.