Fusion nucléaire. (Fusion par Confinement Inertiel)

Compte supprimé · Le 20/03/2011, à 21:52

La fusion nucléaire sur Terre (Fusion par Confinement Inertiel), expliquée sur le site du LMJ (Laser MégaJoule).
ÉDIT : présentation PDF de 62 pages ici.

Un copain (conducteur de laser) qui travaille au CÉA m'a expliqué qu'ils ont déjà réalisé la fusion, sans arriver à tenir plus de quelques minutes.

Bientôt des centrales à fusion ?
Je sais qu'une application militaire est la suivante : un missile à fusion fait plus de dégâts qu'un missile à fission, mais ne pollue pas ! arf...

Je préfère l'application dans les centrales électriques afin de remplacer les centrales à fission plutôt polluantes et dangereuses...

Dernière modification par Compte supprimé (Le 22/03/2011, à 09:37)

doc kaddour · Le 20/03/2011, à 23:28

si on voit la part du budget de la recherche consacrée au domaine de la physique nucléaire depuis 50ans, on comprend pourquoi il n'y a pas eu de progrès notables, par comparaison par ex au secteur des NTIC. simple constat

SouLJah · Le 21/03/2011, à 00:36

Lol, la fusion froide fonctionne depuis des années, il y a même des brevets déposés, mais tout cela est passé sous silence, avec de piêtres escuses (genre c'est dangereux) car le cartel du nucléaire est bien trop puissant...

Faut que je retrouve les liens demain, mais ya un scientifique qui en est bientot au stade de la production concernant de petites unités produisant de l'électricité grâce à la fusion froide, et étant sur-unitaires.. Dans le genre pour 100% d'energie consommée, ça en produit 800% je crois...

En fait chacun pourrait avoir sa mini-centrale personnelle chez soi.. sans les dangers du nucléaire...

Sopo les Râ · Le 21/03/2011, à 00:38

Lol, oui, en effet.

kironux · Le 21/03/2011, à 01:41

SouLJah a écrit :

Lol, la fusion froide fonctionne depuis des années, il y a même des brevets déposés, mais tout cela est passé sous silence, avec de piêtres escuses (genre c'est dangereux) car le cartel du nucléaire est bien trop puissant...
Faut que je retrouve les liens demain, mais ya un scientifique qui en est bientot au stade de la production concernant de petites unités produisant de l'électricité grâce à la fusion froide, et étant sur-unitaires.. Dans le genre pour 100% d'energie consommée, ça en produit 800% je crois...
En fait chacun pourrait avoir sa mini-centrale personnelle chez soi.. sans les dangers du nucléaire...

Tu veux faire couler EDF ?
Non, mais sérieusement, si ce que tu es vrai, ça ne sortira jamais sur le marché, comme les moteurs qui n'utilisent pas (ou très peu) les carburants à énergie fossile, et qui le remplacent par de l'eau...

Bref, ça ne va pas plaire aux grands groupes...

SouLJah · Le 21/03/2011, à 01:46

C'est pour ça que c'est super moche à dire et j'approuve pas, mais des catastrophe comme Tcherno et Fukushima, ça fait la part belle aux solutions alternatives.... Quoique.. Apres tchernobyl, on a pas ralenti le nucléaire, bien au contraire... Cf en France. -_-

Sopo les Râ · Le 21/03/2011, à 01:48

Non mais sérieux, vous pensez réellement que le fameux "lobby nucléaire" tiendrait ne serait-ce que deux minutes face à toutes les autres industries, qui ont tout intérêt à ne plus payer l'électricité ? Idem pour le pétrole. Faut arrêter de délirer parfois.

kironux · Le 21/03/2011, à 01:55

J'ai pas compris Sopo les Râ, mais c'est peut-être l'heure >_<

Sopo les Râ · Le 21/03/2011, à 02:01

Je reprends alors, avec l'exemple français : d'un côté, tu as EDF et Areva, le fameux "lobby nucléaire" ; de l'autre, tu as... tous les autres industriels du pays, qui aimeraient bien payer moins de factures. Qui gagne à ton avis ?

Compte supprimé · Le 21/03/2011, à 17:36

Des nombres autours de la FCI :

Pour reprendre l'image de SouLJah :
-Pour 100% d'énergie consommée, cela produit 1000% (10 fois plus) d'énergie à partir du DT (deutérium et tritium)
-À environs 10⁸ K (fusion très, très, très chaude ! )
-Avec une pression sur la cible de 100 Mbar
-L'ignition se produit lorsque la zone centrale atteint 70 MK
-La température des ions est de 500 MK

Le laser fait 550 TW (550•10¹² Watts) pour 2 MJ (2 mégajoules).
Le deutérium est un isotope stable de l'hydrogène. Il est très abondant et peut être extrait de façon économique de l'eau de mer (33 g de D par m³ d'eau de mer). La ressource estimée dans les océans est de 4.6 10¹³ tonnes.

La Ligne d'Intégration Laser (LIL) accueille le Laser MegaJoule (LMJ) qui fait 75 ha à lui seul.

On ne fera pas chez soi. Le site CÉA-CESTA est au Barp (33114).

Dernière modification par Compte supprimé (Le 21/03/2011, à 17:53)

Wacken · Le 21/03/2011, à 17:48

Au cas où : http://en.wikipedia.org/wiki/ITER
Pour la bombe : http://fr.wikipedia.org/wiki/Bombe_H

@ SouLJah : Par contre, la fusion froide, hum... C'est une blague ou quoi ? T'as la moindre idée de l'énergie nécessaire au rapprochement de 2 atomes (deutérium et tritium) pour les mener à la fusion ?

Ferod · Le 21/03/2011, à 20:02

C'est un petit peu étrange votre fusion froide fusion par confinement inertiel. Et surtout son efficacité est vraiment surprenante (pour ne pas dire fausse). Vous êtes sûr du rendement que vous affichez. Parce que là il y a de quoi révolutioner le monde...
Est ce que dans le bilan energétique vous prenez en compte l'énergie qu'il faut pour monter à 70 MK et 100 Mbar (c'est bien des méga 10⁹ ?). Parce que pour le même prix et à cette Température et cette pression je vous transforme du graphite en diamant...

Dernière modification par Ferod (Le 22/03/2011, à 00:11)

joko · Le 21/03/2011, à 20:19

bonjour,
juste en passant
j'ai lu une fois que quand on balançait des infra ou hypers-sons (je ne sais plus) dans de l'eau, on retouvait un peu de deutérium preuve qu'il y avait eu fusion.

Compte supprimé · Le 21/03/2011, à 21:16

Ferod<- Ne confonds pas la fusion froide avec la fusion par confinement inertiel (FCI)...
100 Mbar = 10⁸ bars.
-La température des ions est de 500 MK : 500 millions de degrés approximativement...
N'oublie pas le laser de 550 TW (550•10¹² Watts soient 550 térawatts ) pour 2 MJ (2 mégajoules).
La fusion froide en revanche se fait à température ambiante.

Ferod · Le 22/03/2011, à 00:25

L_d_v_c@ a écrit :

Ferod<- Ne confonds pas la fusion froide avec la fusion par confinement inertiel (FCI)...
100 Mbar = 10⁸ bars.
-La température des ions est de 500 MK : 500 millions de degrés approximativement...
N'oublie pas le laser de 550 TW (550•10¹² Watts soient 550 térawatts ) pour 2 MJ (2 mégajoules).
La fusion froide en revanche se fait à température ambiante.

OK j'avais lu un peu vite !
Enfin d'après ton lien, la fusion froide c'est un peu le monstre du loch ness non ? En tout cas je reste très dubitatif. Non non je suis pas du lobby nucléaire ! ^_^

Mais sinon comment vous expliquez ce rendement supérieur à 1 pour la FCI ? Vous trouvez pas que c'est un petit peu malhonnête de parler de rendement de 800 % quand on a chauffé à l'extrême ?

ssdg · Le 22/03/2011, à 00:52

Ferod > l'idée est que tu applique 100% d'énergie sur un "système", que cela le lance (un peu comme quand tu tourne la manivelle d'un vieux moteur à essence) et qu'en retour (en brulant de l'essence, ou en l'occurrence en fusionnant des protons et des neutrons) il restitue 800% (8 fois plus)

Évidement, il n'est plus dans le même état à la fin pour des raisons évidentes. (en gros, les mêmes que pour une voiture, avant elle avait le réservoir plein/une bille pleine de deutérium et à la fin elle a un réservoir vide/plus de bille mais de l'hélium un peu partout)

Ferod · Le 22/03/2011, à 01:04

OK. Donc en fait il faut chauffer et comprimer comme un malade. Ensuite on initie la réaction avec 10 Joules et on récupère 80 joules. Mais la réaction ne se fait que parce qu'on est à des conditions de températures et de pression élevée. C'est bien ça ? Je crois que ça me rappelle des souvenirs sur la fusion de je sais plus quand... C'est quelque chose de bcp plus efficace que la fission mais il faut un millieu fortement énergétique (type fission).

Compte supprimé · Le 22/03/2011, à 09:12

Ferod<- oui, à peu de choses près : tu places la cible DT (deutérium et tritium) devant les lasers qui apportent 2 000 000 Joules.
Un manque de rigueur de ma part en écrivant le laser : en fait il y a 240 faisceaux à partir de 30 lasers synchronisés entre eux.
(ces lasers ont une puissance totale de 550 000 000 000 000 Watts, ce sont eux qui chauffent la cible et fait monter en pression à 100 000 000 bars)
puis la fusion se produit et apporte à son tour de l'énergie avec un rapport 10...
Ils ont mis leur document à jour depuis la dernière fois quand j'avais 28 pages (ici 62 pages de présentation du dispositif, des schémas, de belles photographies, des graphes, des couleurs, un peu de formules...)
ÉDIT : Le rapport 8 correspond à la fusion froide, la FCI a un rapport 10...

Dernière modification par Compte supprimé (Le 22/03/2011, à 09:38)

Pizz · Le 22/03/2011, à 11:02

L_d_v_c@ a écrit :

Un copain (conducteur de laser) qui travaille au CÉA m'a expliqué qu'ils ont déjà réalisé la fusion, sans arriver à tenir plus de quelques minutes.

Un petit récapitulatif sur la fusion :

Le principe de la fusion est de transformer deux atomes légers en un atome un peu plus lourd, et de récupérer de l'énergie par le défaut de masse : E = Δm c^2. C'est la réaction qui fait briller les étoiles.

La réaction de fusion actuellement étudiée transforme un atome de deutérium (D) et un atome de tritium (T) en un atome d'hélium et un neutron très rapide :
D + T -> He (3.5 MeV) + n (14 MeV)

Cette réaction est extrêmement énergétique. La fusion de 0.25 g de de combustible produit autant d'énergie de 1100 l de pétrole. Elle est également plus concentrée que la fission nucléaire actuellement utilisée dans nos centrales, qui récupère de l'énergie en cassant des gros atomes.

La fusion a de nombreux avantages par rapport à la fission actuelle :
- Pas de déchet radioactif, seulement de l'hélium.
- Du combustible radioactif à vie courte : 13 ans.
- Le combustible est très abondant et distribué partout sur la planète : D dans l'eau de mer, T : produit à partir du lithium, qu'on trouve partout (y compris dans vos téléphones et ordinateurs portables). Les réserves sont estimées à plus de 100 000 ans.
- Pas de risque d'explosion : en cas de problème, la réaction s'arrête. Il n'y a pas de réaction en chaîne.

Pour faire fusionner les atomes, il faut qu'ils soient suffisamment rapides pour vaincre la répulsion due aux charges positives des noyaux. On y arrive en les chauffant à 100 millions de degrés. Pour atteindre cette température, on a deux moyens :

- Le confinement inertiel par Laser : Le combustible D-T est enfermé dans une petite capsule entourée de plastique. On tire dessus avec des lasers de haute puissance, ce qui vaporise la capsule. Par réaction, le combustible se contracte et produit des réactions de fusion. La durée des réaction est très coutre, de l'ordre du milliardième de seconde.
L'objectif est d'étudier la matière, avec des applications en astrophysique ou pour la simulation des armes nucléaires.

- Le confinement magnétique emprisonne les particules de D-T dans un champ magnétique. A ces températures, le deutérium et le tritium sont sous forme de plasma : un mélange de noyaux et d'électrons libres sensibles aux champs magnétiques.
Le type de machine le plus avancé dans ce domaine est le Tokamak. Il manient un anneau (tore) de plasma chaud à l'écart des parois. C'est très joli à regarder : Vidéo Tore Supra

Le chauffage se fait par effet joule, en produisant un courant dans le plasma (comme un transformateur), et en injectant des ondes. Le Tokamak permet de produire des longues décharges de plasma (6 min pour Tore Supra, le tokamak français).
Pour l'instant, les tokamaks consomment plus d'énergie (chauffage, maintien des champs magnétiques) qu'ils en produisent. L'étape suivante est en train de se jouer à Cadarache, près d'Aix-en-Provence, avec la construction d'ITER.
ITER sera le plus gros tokamak du monde, et a pour but de produire 500 MW de puissance fusion en injectant 50 MW de chauffage, ainsi que de fonctionner en continu. C'est un premier pas vers un réacteur industriel à fusion.

L_d_v_c@ a écrit :

Bientôt des centrales à fusion ?
Je préfère l'application dans les centrales électriques afin de remplacer les centrales à fission plutôt polluantes et dangereuses...

C'est malheureusement pas pour tout de suite. La fusion est une bonne réaction, mais elle pose encore pas mal de problèmes :

- Déjà, il n'y a pas assez de moyens humains et financiers engagés. Peut-être que les résultats d'ITER et la crise énergétique encouragerons ça...
- La fusion est encore au stade très expérimental, il y a encore de nombreuses recherches à faire en simulation, physique des plasmas, matériaux, optimisation... La physique de la fusion n'est pas aussi bien connue que les lois de Newton...

Mais les progrès des 50 dernières années ont été considérables. Les Tokamaks, comme les ordinateurs, suivent la loi de Moore : l'efficacité double tous les 18 mois.
Il faut être optimiste, c'est un sujet passionnant !

Compte supprimé · Le 22/03/2011, à 11:22

Le projet ITER est la fusion par confinement magnétique tandis que le projet LMJ est la Fusion par confinement inertiel (FCI).

Pour le Laser Mégajoule (comme pour son équivalent américain le NIF, National Ignition Facility) ; c'est la Fusion par confinement inertiel (FCI) obtenue par attaque indirecte avec allumage par point chaud central qui est retenue.
L'énergie du LMJ, de l'ordre du Mégajoule, a été calculée de façon à atteindre l'ignition avec un gain de 10 entre l'énergie produite par les réactions thermonucléaires et l'énergie laser fournie à la cible.

La maîtrise des réactions de fusion est un des grands défis scientifiques du XXIème siècle. La réaction la plus étudiée est la fusion du deutérium (D) et du tritium (T), deux isotopes de l'hydrogène, qui en fusionnant vont former un noyau d'hélium et émettre un neutron très énergétique.

Ce phénomène ne peut avoir lieu que dans des conditions de température et de pression extrêmement élevées.

Principe de la FCI

Pour produire des réactions de fusion à partir d'un mélange DT contenu dans un microballon, il faut, en un temps très bref, comprimer ce mélange jusqu'à une densité de quelques centaines de grammes par centimètre cube, et le chauffer à une température de 10 millions de degrés.

Pour cela, on utilise l'effet « fusée » : une fusée acquiert sa vitesse grâce à l'expulsion violente des gaz issus du moteur à réaction. De la même façon, on cherche à vaporiser très rapidement la partie externe du microballon. Par réaction, le reste du microballon va se déplacer vers le centre comprimant le mélange DT contenu à l'intérieur. Des températures très élevées sont atteintes au centre (point chaud) et les réactions de fusion se déclenchent. Le point chaud se comporte comme une allumette et va enflammer le reste du « combustible » DT.
http://www-lmj.cea.fr/fr/experiences/index.htm

Manunu · Le 22/03/2011, à 16:01

Pizz a écrit :

La fusion a de nombreux avantages par rapport à la fission actuelle :
- Pas de déchet radioactif, seulement de l'hélium.
- ...

Lors de la réaction deutérium/tritium il y a émission d'un neutron rapide ce qui, je crois, rend en partie les matériaux entourant la réaction radioactif. Et il y a donc production de déchet radioactif, ce qui n'en fait pas une réaction si propre.

Une réaction "propre" serait plutôt du type hydrogène/lithium ou hydrogène/bore, mais ces réactions demandent une température bien plus élevé qui n'a pu être atteinte il y a seulement quelques années avec la Z Machine qui étudie la fusion par confinement inertiel.

seb24 · Le 22/03/2011, à 17:12

Manunu a écrit :

Pizz a écrit :
La fusion a de nombreux avantages par rapport à la fission actuelle :
- Pas de déchet radioactif, seulement de l'hélium.
- ...
Lors de la réaction deutérium/tritium il y a émission d'un neutron rapide ce qui, je crois, rend en partie les matériaux entourant la réaction radioactif. Et il y a donc production de déchet radioactif, ce qui n'en fait pas une réaction si propre.
Une réaction "propre" serait plutôt du type hydrogène/lithium ou hydrogène/bore, mais ces réactions demandent une température bien plus élevé qui n'a pu être atteinte il y a seulement quelques années avec la Z Machine qui étudie la fusion par confinement inertiel.

Il me semble que ça peu rendre l'enceinte radioactive, mais il serait aussi possible de réduire voir annuler ce problème en utilisant des matériaux spécifiques pour l'enceinte. De ce que j'ai compris y'a pas encore suffisamment d'information à ce sujet pour pouvoir présenter une solution. Mais dan tout les cas c'est une radioactivité à vie courte.

Dernière modification par seb24 (Le 22/03/2011, à 17:12)

Compte supprimé · Le 22/03/2011, à 17:19

Quand j'ai demandé à propos des neutrons à mon camarades du CÉA, et des problèmes conséquents d'électromigrations à proximité de la centrale, il m'a salué en me disant à bientôt ...
En effet, des moyens comme la paraffine ou autres doivent ralentir ces neutrons rapides... Un camarade de l'IMS professeur à l'université m'avait appris en DEUG que rien n'arrêtait les neutrons qui venait ioniser les semi-conducteurs... créant des défauts. Il est également chercheur en fiabilité des composants.

Wacken · Le 22/03/2011, à 17:29

L_d_v_c@ a écrit :

Quand j'ai demandé à propos des neutrons à mon camarades du CÉA, et des problèmes conséquents d'électromigrations à proximité de la centrale, il m'a salué en me disant à bientôt ...
En effet, des moyens comme la paraffine ou autres doivent ralentir ces neutrons rapides... Un camarade de l'IMS professeur à l'université m'avait appris en DEUG que rien n'arrêtait les neutrons qui venait ioniser les semi-conducteurs... créant des défauts. Il est également chercheur en fiabilité des composants.

Je pense qu'on parle de la radioactivité des matériaux constituant le tokamak. Effectivement, hors du tokamak, de la paraffine suffit à ralentir les neutrons.

Compte supprimé · Le 22/03/2011, à 17:38

Wacken a écrit :

Je pense qu'on parle de la radioactivité des matériaux constituant le tokamak. Effectivement, hors du tokamak, de la paraffine suffit à ralentir les neutrons.

Je posais la question à l'époque à propos du LMJ qui n'a rien de radioactif à la base apparemment. Seule la combustion DT semble dégager des neutrons ionisants.

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