La course à la fusion nucléaire

Un autre aspect qui ne joue pas en faveur de la miniaturisation.

Si on choisit la fusion par confinement magnétique, les bobines doivent êtr eparcourrue par des courants intenses. pour éviter les pertes par effet joule, ces aimants doivent être supraconducteurs (au-dessous de -230°C) on sait faire à grande échelle comme au CERN.

mais quand le champ magnétique augmente, le conducteur risque d'éclater car chaque élement de conducteur est soumis à une force( de Laplace) qui doit rester inférieure à sa résistance mécanique.

Or le bombardement des neutrons fragilise la matière au point de changer ses caractéristiques mécaniques et de plus l'échauffe !

c'est tout le problème de ITER qui ne fait que continuer les expériences anglaise de Zeta (1958) et russe deTokamak (1962)

Ces cavités en forme de tore doivent être :

- totalement vides ( on sait bien faire)

- rechargées en combustible (D+T)

- évacuer la chaleur produite plus de 10 MW/m² !

- entourées de bobines de géométrie complexe et supra conductrices

Les recherches en cours butent sur le critère de Lawson :

le produit de 3 grandeurs : la densité de (D+T) la durée de confinement la température imposée au plasma.

Dans ITER, la matière est un gaz (D+T) et le confinement magnétique

Dans le projet américain Jet, le combustible est solide, le confinement est inertiel par tir de nombreux lasers synchrones.

Aucun de ces deux projet n'est miniaturalisable

Tout en étant parfaitement d'accord avec Repy, je prends la liberté de quelques précisions mineures

Si on choisit la fusion par confinement magnétique, les bobines doivent êtr eparcourrue par des courants intenses. pour éviter les pertes par effet joule, ces aimants doivent être supraconducteurs (au-dessous de -230°C) on sait faire à grande échelle comme au CERN.

En réalité, on sait aujourd'hui concevoir des supraconducteurs "chaud".... Par chaud, entendre "aux alentours de -150°C". Ce froid extrême est en effet nécessaire à conserver la caractéristique supraconductrice des matériaux utilisés. La découverte ou la synthèse d'un supra à température ambiante, un jour, représenterai un véritable bond technologique, non seulement au niveau de la génération d'énergie (réacteurs de fusion) mais aussi dans la vie quotidienne (électronique, transport, industrie, etc...).

- totalement vides ( on sait bien faire)

- évacuer la chaleur produite plus de 10 MW/m² !

- entourées de bobines de géométrie complexe et supra conductrices

Et ces trois critères ne sont pas du tout anodins, alors autant bien les souligner. Le vide généré est en effet poussé, car les noyaux atomiques dénudés de leurs électrons ont la fâcheuse habitude de choper des électrons partout où ils le peuvent.

Cette condition, associées aux deux autres, contraint très fortement la conception du point de vue matériau : il faut des matériaux très denses (très étanches aux gazs), qui dégazent très peu (le dégazage est une sorte d’érosion spontanée due à une différence de pression importante), qui ont de bonnes propriétés thermiques (faible coefficient de dilatation, résistance à la chaleur importante, température de fusion très élevée, etc...) pour résister aux conditions à l'intérieur et à l'extérieur du tore. Il faut également comme le précise répy une conception mécaniquement stable, capable de soutenir des efforts importants.

Tout cela rend la conception d'un réacteur de fusion très complexe, et limite grandement les solutions potentielles. Outre les deux modes de confinement que je connais (inertiel et magnétique) je n'ai jamais entendu parlé d'autres solutions qui de près ou de loin semblent

Aucun de ces deux projet n'est miniaturalisable

A ce jour. Il n'est cependant pas exclut que les avancées en physique des solide et science des matériaux permettent de lever un certain nombre de point durs. Toutefois, la miniaturisation n'est en effet pas réalisable a priori dans l'état actuel des connaissances. La seule solution résiderait dans une rupture technologique, par essence difficilement prévisible.

Je coupe au passage l'herbe sous le pied de certains : non, la "fusion froide" n'est pas du tout d'actualité. En plus de s'apparenter à de l'alchimie, les premiers travaux (1989) sur le sujet n'ont jamais pu être reproduits, et beaucoup d'équipes dans le monde s'y sont essayés devant l'intérêt que cela représente. Des travaux récent mettent en évidence ce qui pourrait ce qui pourrait s'apparenter à des réactions nucléaires à basses énergies. En réalité, ce sont essentiellement des expérience mettant en évidence des dégagement de chaleur (donc d'énergie) inexpliqués, mais rien n'indique que cette énergie soit d'origine nucléaire.

Je ne suis pas du domaine, mais je traine pas mal pour mon boulot sur le site du JPL où j'ai trouvé deux trois trucs sur la fusion aneutronique :

https://fr.wikipedia.org/wiki/Fusion_aneutronique

Vos avis éclairés seront les bienvenus.

Bonjour,

Grand merci !

J'ignorais tout cela ! Je vais étudier de près ce document et partir à la recherche d'articles traitant de ce sujet.

Quoi qu'il soit, la conversion directe de telles réactions nucléaires en électricité est extrêmement séduisante et le principe théorique qui est évoqué me semble très prometteur.

Cordialement.

Je ne connaissais pas non plus les réactions aneutroniques. Pour faire un résumé qui ne s'en tient qu'à la page Wiki, voici ce qu'on peut en tirer :

Avantage de la fusion aneutronique :

- L’énergie est portée par des particules chargés, ce qui autorise l'utilisation de système de conversion d'energie plus efficaces que ceux utilisé dans le cas de la fusion classique.

- L'énergie n'étant pas porté par des neutrons, un tel système permet de s'affranchir d'un certain nombre de barrière de sécurité, car réduit considérablement les risques d'exposition

Inconvénient :

- La réaction est moins énergétique que la fusion classique, donc pour une même masse de combustible, on obtient moins d’énergie

- L’énergie d'amorçage est beaucoup plus élevée, car la température de plasma doit être très supérieure à celle classiquement utilisée pour de la fusion classique

- En plus de générer des problématiques expérimentales grandes, liées à la quantité d'énergie à injecter et aux température particulièrement élevée à maintenir, les deux premiers inconvénient réduisent le bilan énergétique de la technique la rendant moins efficiente que la fusion classique.

Pour ceux qui ont le courage de creuser :

https://www.researchgate.net/profile/Nathaniel_Fisch/publication/228872352_Aneutronic_fusion_in_a_degenerate_plasma/links/00b4951d8930d5338e000000.pdf

Je ne suis pas du domaine, mais je traine pas mal pour mon boulot sur le site du JPL où j'ai trouvé deux trois trucs sur la fusion aneutronique :

Vos avis éclairés seront les bienvenus.

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ces réactions sans produire de neutrons sont séduisantes ...sur le papier.

Hélas je me souviens avoir lu que la barrière de potentiel énergétique à franchir avant est colossale. Elle correspondrait à des milliards de degrés.

pour comprendre cette notion de barrière à franchir, on peut comparer avec une combustion. Pour que le mélange air-essence s'enflamme il faut qu'une toute petite zone de ce mélange soit portée à une température minimum de l'ordre de 350 ° la barrière énergétique à franchir est dans ce cas une agitation moléculaire correspondant à celle de 350°

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ces réactions sans produire de neutrons sont séduisantes ...sur le papier.

Hélas je me souviens avoir lu que la barrière de potentiel énergétique à franchir avant est colossale. Elle correspondrait à des milliards de degrés.

pour comprendre cette notion de barrière à franchir, on peut comparer avec une combustion. Pour que le mélange air-essence s'enflamme il faut qu'une toute petite zone de ce mélange soit portée à une température minimum de l'ordre de 350 ° la barrière énergétique à franchir est dans ce cas une agitation moléculaire correspondant à celle de 350°

6*10^9 K selon le Wiki. Soit plus de 8 fois la barrière de la fusion "neutronique" (7.30*10^8 K).

(soit près de 10 millions de fois plus que le mélange air essence au passage :D )

6*10^9 K selon le Wiki. Soit plus de 8 fois la barrière de la fusion "neutronique" (7.30*10^8 K).

(soit près de 10 millions de fois plus que le mélange air essence au passage :D )

Le wiki a coupé la poire en deux

http://large.stanford.edu/courses/2013/ph241/waisberg2/

Non les neutrons de la fusion ne sont pas une plaisanterie facile à contourner d'un revers de main, avec un grand Yaka de bore !

Même pas un yaka de Bohr ?

: comment obtient-on (isole-t-on ?) ces deux isotopes ?

En ce qui concerne le deutérium, le moyen est simple: Par electrolyse de l'eau (rappel: La bataille de l'eau lourde )

Intuitivement, je serais assez porté à croire à cette possibilité de minii -centrale à fusion.

D'autre part, où en est l'idée de fusion FROIDE (par atomes mésiques)

...Intuitivement, je serais assez porté à croire à cette possibilité de minii -centrale à fusion.

D'autre part, où en est l'idée de fusion FROIDE (par atomes mésiques)

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Dans l'état actuel de la science et de la technologie rien ne dit qu'une centrale électro-nucléaire à fusion sera plus petite qu'une centrale à fission ( à puissance égale bien sûr)

Par ailleurs la fusion froide qui a beaucoup fait parler d'elle dans les années 1990 n'a jamais été reproduite par d'autres expérimentateurs malgré les très nombreuses de tentatives. Et m^me leurs auteurs ont eu beaucoup de peine à la reproduire !

De toutes façons ,pas grand monde sur ce forum ne bénéficiera des bienfaits de la fusion nucléaire ...aussi bien ITER que le système Wendelstein 7X allemand qui vient d'être lancé avec succès n'ont l'ambition de fournir des sources d'énergie inépuisables dans un avenir proche

Alors on arrête de se disputer ,et on laisse nos enfants et nos petits enfants discuter du nombre de mètres d'eau qu'il faudra mettre entre soi et ces engins ...

"Les scientifiques allemands viennent d’activer le Stellarator Wendelstein 7-X (W7X). C’est la plus grande machine à fusion nucléaire jusqu’à ce jour et elle a pu produire et maintenir du plasma d’hydrogène pour la première fois

C’est une énergie très propre, la plus propre que vous pouvez trouver. Et nous ne le faisons pas pour nous, mais pour nos enfants et nos petits-enfants selonJohn Jelonnek, l’un des membres de l’équipe.

https://actualite.ho...ydrogene/13242/

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"Les scientifiques allemands viennent d’activer le Stellarator Wendelstein 7-X (W7X). C’est la plus grande machine à fusion nucléaire jusqu’à ce jour et elle a pu produire et maintenir du plasma d’hydrogène pour la première fois

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Tout comme la machine allemande les autres procédés ont eux aussi produit du plasma d'hydrogène.

Le grand problème n'est pas de produire un plasma à 10 millions de degrés mais de le confiner un temps suffisamment long pour que la production d'énergie par fusion soit très supérieure à la dépense d'énergie pour l'initier et le maintenir.

Les problèmes à surmonter sont multiples et des équipes nombreuses seront nécessaires pendant longtemps

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"Les scientifiques allemands viennent d’activer le Stellarator Wendelstein 7-X (W7X). C’est la plus grande machine à fusion nucléaire jusqu’à ce jour et elle a pu produire et maintenir du plasma d’hydrogène pour la première fois

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Tout comme la machine allemande les autres procédés ont eux aussi produit du plasma d'hydrogène.

Le grand problème n'est pas de produire un plasma à 10 millions de degrés mais de le confiner un temps suffisamment long pour que la production d'énergie par fusion soit très supérieure à la dépense d'énergie pour l'initier et le maintenir.

Les problèmes à surmonter sont multiples et des équipes nombreuses seront nécessaires pendant longtemps

bin woui ! mais avant d'y arriver il faut bien passer par des étapes intermédiaires ...

Ce serait trop beau que ça fonctionne du premier coup avant même de chercher les solutions ...

d'ailleurs ,tu aurai lu le lien fourni par mes soins ,tu aurais pu voir qu'ils n'ont pas l'ambition de trouver la solution à leurs problèmes du premier coup ....c'est un investissement dans le temps et un pari pour l'avenir ...Je préfère nettement cette attitude plutôt que celle qui consiste à dire que ça ne marchera jamais ...

Imagine le bon en avant pour l'humanité !

ça vaut le coup d'essayer non ?

"Avec ces résultats, le W-X rivalise officiellement avecl’ITER, un réacteur à fusion nucléaire en France qui a réussi à maintenir le plasma suffisamment longtemps pour produire la fusion. Donc, il faut attendre encore 5 à 10 ans pour espérer une fusion nucléaire contrôlée, mais ce n’est rien comparé aux avantages de cette énergie des étoiles."

bin woui ! mais avant d'y arriver il faut bien passer par des étapes intermédiaires ...

Ce serait trop beau que ça fonctionne du premier coup avant même de chercher les solutions ...

d'ailleurs ,tu aurai lu le lien fourni par mes soins ,tu aurais pu voir qu'ils n'ont pas l'ambition de trouver la solution à leurs problèmes du premier coup ....c'est un investissement dans le temps et un pari pour l'avenir ...Je préfère nettement cette attitude plutôt que celle qui consiste à dire que ça ne marchera jamais ...

Imagine le bon en avant pour l'humanité !

ça vaut le coup d'essayer non ?

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Qu'est-ce qui te fais dire que je n'ai pas lu le lien ?

Qu'est-ce qui te fais dire que je suis contre ces recherches sur la fusion ?

Ah,oui sans doute parce que j'ai dit au début de ce sujet que la miniaturisation était une chose pas envisageable.

Je maintiens que si un jour on arrive à maîtriser cette source d'énergie elle sera :

- moins polluante que la fission

- moins chère par sa matière première

- illimitée vue l'abondance du deutérium

- technologiquement très complexe et donc pas facilement "miniaturisable".

Mais je l'espère pour mes descendants.

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Qu'est-ce qui te fais dire que je n'ai pas lu le lien ?

Qu'est-ce qui te fais dire que je suis contre ces recherches sur la fusion ?

Ah,oui sans doute parce que j'ai dit au début de ce sujet que la miniaturisation était une chose pas envisageable.

Je maintiens que si un jour on arrive à maîtriser cette source d'énergie elle sera :

- moins polluante que la fission

- moins chère par sa matière première

- illimitée vue l'abondance du deutérium

- technologiquement très complexe et donc pas facilement "miniaturisable".

Mais je l'espère pour mes descendants.

oui c'est vrai ,rien ne m'autorise à dire que tu n'as pas lu le lien

je ne sais pas qui a orienté le débat sur la miniaturisation ! j'ai l'impression que certains confondent deux types de recherches sur l'énergie de l'atome qui ont lieusimultanément ,la fusion ,et la miniaturisation de centrales nucléaires comme le projet flexblue ou les centrales sur barges des Russes ...