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Le béton à l'épreuve de la fusion nucléaire

Anthony Laurent |  le 28/10/2016  |  ArchitectureRéalisationsBouches-du-RhôneProduits et matérielsBéton

Génie civil -

Pour confiner des dégagements d'énergie inégalés, un béton lourd à base de laitier moulu est nécessaire.

Reproduire sur terre l'énergie du soleil et des étoiles. Tel est l'objectif ambitieux du programme de recherche International Thermonuclear Experimental Reactor (Iter) qui vise, d'ici à 2050 - en théorie -, à mettre au point et maîtriser, à l'échelle industrielle, la fusion nucléaire pour produire de l'électricité. Plus grande installation expérimentale de ce type jamais construite au monde, le projet Iter nécessite la construction d'un bâtiment particulier pour abriter le réacteur. Ce Complexe tokamak est en chantier depuis 2010 sur le site du Commissariat à l'énergie atomique (CEA) à Cadarache (Bouches-du-Rhône). Cœur du projet, c'est dans cette installation, longue de 120 m, large de 80 m et culminant à une hauteur de 80 m (60 m au-dessus de la plate-forme) que se produiront les réactions de fusion.

150 000 m3 de béton, 16 000 t de ferraillage, 7 500 t de charpente métallique.

« Du fait de sa fonction particulière, la construction du bâtiment nécessite l'emploi de bétons d'ingénierie lourds (d'une masse volumique de 3,8 tonnes par m ) et à hautes performances, indique Yacin Naji, ingénieur travaux pour Dodin Campenon Bernard. Au total, 150 000 m de bétons seront coulés, avec une attention particulière portée aux fondations (35 000 m ) et à la superstructure (100 000 m ) du bâti ment - voiles de confinement, méga-poteaux et planchers surtout -, réalisées avec des bétons C40/50 offrant une résistance à la compression à 28 jours pouvant atteindre 80 MPa. » Pas moins de 16 000 tonnes de ferraillage et 7 500 tonnes de charpente métallique sont également nécessaires pour la construction du Complexe tokamak. Commencés courant 2010, les travaux de terrassement et de fondations ont laissé place, à l'été 2014, aux premières opérations de génie civil. Particularité du projet Iter : une fois achevé, en 2020, le Complexe tokamak, composé de trois bâtiments, pour un poids total de 400 000 tonnes - équipements compris -, reposera sur un dispositif parasismique ingénieux composé de 493 colonnes en béton surmontées d'un plot constitué de caoutchouc et de plaques d'acier. Ces colonnes sont ancrées, en pied, au radier de fondation et, en tête, à une dalle de 9 300 m² et 1,5 m d'épaisseur. Autre spécificité du Complexe tokamak : les bétons des fondations et des superstructures sont formulés avec du laitier moulu ( lire ci-contre) issu des hauts-fourneaux de l'usine métallurgique d'Arcelor-Mittal de Fos-sur-Mer (Bouches-du-Rhône). La disponibilité de ce coproduit industriel à 95 kilomètres environ du chantier a favorisé son utilisation, tout autant que les qualités techniques qu'il offre. « L'emploi de laitier moulu, en remplacement du ciment Portland - jusqu'à un taux de 40 % -, permet de répondre aux exigences de faible porosité à l'eau (inférieure à 15 %) et de perméabilité aux gaz (inférieure à 200. 10-18 m²). Ce matériau apporte aussi aux bétons une faible chaleur d'hydratation (inférieure à 65 °C), tout en garantissant une résistance mécanique à long terme élevée et une pompabilité de 40 m par heure », explique Murielle Janin, responsable développement marchés du fournisseur Ecocem France. Au total, 20 000 tonnes de laitier moulu seront fournies pour le chantier du Complexe tokamak, qui durera cinq ans et demi.

Maîtrise d'ouvrage :Iter Organisation, Fusion For Energy (F4E).

Maîtrise d'œuvre : Assystem, Iosis, Atkins et Empresarios Agrupados (consortium « Engage »). Groupement d'entreprises (Complexe tokamak) : Vinci Construction Grands Projets (mandataire), Vinci Construction France, Dodin Campenon Bernard, Ferrovial Agroman et Razel-Bec. Début des travaux (génie civil) : été 2014. Fin des travaux : 2020. Coût : 300 millions d'euros.

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