Fusion nucléaire

[WizardOfLinn]

 

Un nouveau régime de plasma, le mode "super H", a été observé dans le tokamak DIII-D, ce qui permettrait d'augmenter notablement la puissance de fusion.

http://www.eurekalert.org/pub_releases/2015-11/aps-nsh111115.php

Sur le DIII-D :
https://fusion.gat.com/global/DIII-D

Détails ici pour ceux qui n'ont peur de rien :
https://fusion.gat.com/pubs-ext/IAEA14/A27959.pdf

 

Modifié le 12 novembre 2015 par WizardOfLinn

[Boule75]

Des nouvelles du Stellarator. Honnêtement, j'ignore si elles sont nouvelles (pas d'accès à la vidéo d'ici), mais c'est en allemand en ça date d'aujourd'hui.

[Michael Guay]

http://ici.radio-canada.ca/nouvelles/science/2015/12/10/001-soleil-artificiel-energie-propre-fusion-atomique-ipp-max-planck-reacteur-stellarator.shtml

 

Des scientifiques allemands ont annoncé jeudi avoir enfin mis au point un dispositif de fusion nucléaire capable de recréer une énergie propre.

Le réacteur, baptisé « stellarator », est surnommé par certains « soleil artificiel ». Fruit de neuf ans de recherche des physiciens de l'Institut Max Planck de physique des plasmas (IPP), son financement a coûté jusqu'ici un milliard d'euros (1,5 milliard de dollars canadiens).

[Boule75]

http://ici.radio-canada.ca/nouvelles/science/2015/12/10/001-soleil-artificiel-energie-propre-fusion-atomique-ipp-max-planck-reacteur-stellarator.shtml

Plasma maintenu 1/10e de seconde. Pas si mal ! Mais ça n'est pas encore "au point" :-) Tore Supra a produit un plasma pendant 6 minutes en 2003.

Un grand pas pour cette machine remarquable, quoi qu'il en soit.

[Boule75]

Des nouvelles - pas trop précises - d'un tokamak chinois qui a maintenu un plasma pendant presque 2 minutes (record pour eux) et du stellarator allemand, qui semble dépasser les espérances.

[Bruno]

Il y a 9 heures, Boule75 a dit :

Des nouvelles - pas trop précises - d'un tokamak chinois qui a maintenu un plasma pendant presque 2 minutes (record pour eux) et du stellarator allemand, qui semble dépasser les espérances.

Et combien de temps faudrait-il maintenir un plasma en fusion pour que l'opération soit rentable et applicable à grande échelle, c'est à dire produire nettement plus d'énergie que celle consommée par le processus ? 

[Boule75]

il y a 24 minutes, Bruno a dit :

Et combien de temps faudrait-il maintenir un plasma en fusion pour que l'opération soit rentable et applicable à grande échelle, c'est à dire produire nettement plus d'énergie que celle consommée par le processus ? 

Hum... Très au-delà de mes compétences mais, ce que j'ai retenu :

• la difficulté première consiste à éviter que le plasma ne rentre en contact avec les parois de la cuve : dès que c'est le cas, la cive chauffe et le plasma refroidit => tout s'arrête, la cuve se dégrade.
  D'où les gros aimants et - pour le stellarator - la forme étrange, censée s'inscrire parfaitement dans une forme "naturelle" pour le plasma parcouru par du courant violent.
  Donc déjà : réussir à confiner le plasma, éviter que des impuretés ne le perturbent, réussir à évacuer les sous-produits des réactions nucléaires qui l'animent.
• seconde difficulté : récupérer la masse d'énergie produite ! Il n'y a toujours pas de moyen aisé de convertir la chaleur en courant sauf... les turbines à vapeur, vapeur créée par des échangeurs thermiques refroidissant la cuve et transférant l'énergie à un fluide (vapeur d'eau je pense).
  Ce dispositif n'est apparemment pas encore en place sur le Stellarator allemand.
  Il est bien prévu qu'il le soit sur Iter.
• En outre le plasma doit être parcouru de "sautes d'humeur" (j'm'emballe -> je consomme -> du coup je n'ai plus assez de "carburant", etc...). De ce point de vue, ce que mentionnait Wizzard of Linn en haut de la présente page est très excitant.

Pour faire court : je n'en sais rien

Je pense aussi que la question tel quel n'a pas vraiment de sens.

[WizardOfLinn]

 

L'objectif est d'avoir des décharges de 20 mn dans ITER et ensuite en exploitation dans son éventuel successeur.
Tore Supra arrivait déjà à 6 mn en 2003.
A priori, si mes infos sont à jour, on ne vise pas le régime d'ignition, dans lequel on pourrait couper l'alimentation après allumage de la fusion, mais un gain > 10, rapport entre énergie de fusion et énergie de chauffage, pour que l'exploitation puisse être rentable.

 

 

[Bruno]

@Boule75 et WizarOfLinn : merci pour vos réponses. bon si j'ai bien compris on reste dans la pure phase expérimentale, et ce serait industriellement/économiquement exploitable pour ... 2080 ou 2100 peut-être ?

[Dino]

Les estimations donnés sont pour 2050 minimum. Probablement que peut d'entre nous verrons l'application concrète de son vivant (ou très vieux). Mais au moins ça avance :)

[Boule75]

il y a une heure, Dino a dit :

Les estimations donnés sont pour 2050 minimum. Probablement que peut d'entre nous verrons l'application concrète de son vivant (ou très vieux). Mais au moins ça avance :)

Certes. Mais on est pas l'abri de ruptures technologiques décisives non plus, qu'il s'agisse des matériaux, de la modélisation, de la découverte d'états ou d'interactions propices de la matière que nous pourrions utiliser.

Ce serait bien de léguer ça

[Darkjmfr]

erreur

Modifié le 26 février 2016 par Darkjmfr

[WizardOfLinn]

 

Parmi les outsiders, Tri Alpha Energy vient de lever 500 millions de dollars.
A ce niveau, ce n'est déjà plus la "fusion start-up" qui travaille avec des bouts de chandelles sur un concept ésotérique.
C'est d'autant plus étonnant qu'ils ont placé la barre très haut : la fusion p-B11, beaucoup plus difficile à réaliser que la réaction D-T.
J'avais un peu étudié les articles techniques de Rostoker il y a une dizaine d'années, et il apparaissait que même dans les conditions idéales, le gain de fusion ne pouvait pas dépasser 2.6 en théorie, parce qu'à 2 ou 3 milliards de degrés (température requise pour p-B11), il y a d'importantes pertes en rayonnement de freinage (Bremsstrahlung). Rien que cela suffisait à rendre ce concept extrêmement douteux (si le gain est inférieur à 3 et que l'électricité est produite par une machine thermique de rendement inférieur à 33%, le système ne peut pas être globalement exo-énergétique, l'espoir reposait donc sur une récupération directe par induction de l'énergie cinétique des produits de fusion...).
Les quelques spécialistes que j'avais consultés étaient également très sceptiques, pour des raisons encore plus fondamentales.

Et pourtant, ces gens arrivent à lever des financements tout à fait significatifs, à partir d'une expérience ayant permis de maintenir un plasma quelques millisecondes.

Article ici :
https://www.technologyreview.com/s/601482/peek-inside-tri-alpha-energy-a-company-pursuing-the-ideal-power-source/

 

[c seven]

Gros avantage de la réaction p-B11 c'est qu'elle est aneutronique (elle n'émet pas de neutron)

L'émission de neutron pose plein de problème pour une solution viable a long terme, comme l'activation des matériaux ce qui les rends radioactif et la détérioration de l'acier et de tout matériaux qui sert au fonctionnement.

Autres expérimentations avec des températures qui dépassent le Mds de °K (pour mémoire la T° au coeur du soleil est de 15 M°...)

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

Voir aussi https://www.jp-petit.org/science/Z-machine/z_machine2.htm (plus polémique...)

C'est une expérience très intéressante dont on a peu parlé en France. Il est intéressant de voir que de telles températures ont été obtenu de manière inattendue. Elles ont largement dépassée toutes les prévisions. Elles sont néanmoins incontestables.

Il y a eu un gain soudain de 50% par rapport à la précédente expérimentation. Ca a pu être reproduit plusieurs fois.

La machine focus qui a également permis des températures > au Mds de °K (plus contestable)

https://www.jp-petit.org/science/Z-machine/FOCUS/principe_fonctionnement_FOCUS.htm

On sait quel est le système utilisé dans tri-alpha? L'article n'en parle pas.

En tout cas ce qui est bien avec ces start-up et autres milliardaires américains qui investissent dans la big science c'est qu'ils pensent "out of the box"

Ca manque un peut ici.

[WizardOfLinn]

Il y a 11 heures, c seven a dit :

...

On sait quel est le système utilisé dans tri-alpha? L'article n'en parle pas.

...

 

Il s'agissait au départ du CBFR (colliding beam fusion reactor) de Rostoker, deux faisceaux de particules lancés l'un contre l'autre, mais leur concept parait avoir évolué pour améliorer le confinement, et il s'agirait maintenant de plasmas auto-organisés (de structure toroidale), un peu l'équivalent de la foudre en boule.
Il y a un schéma ici en page 3 :
http://www.iccworkshops.org/icc2011/uploads/241/icc2011_gota_talk_8_16_11.pdf

[c seven]

Wizard,

Merci pour ta réponse. Tu as l'air de connaitre assez bien la physique nucléaire. Du coup j'aurais quelques questions qui s'adressent à qq'un un peut pointu (mais la réponse ne doit être pas trop compliquée... )

L'hydrogène est le matériaux le plus abondant dans l'univers. Les réactions de fusion au coeur des étoile type solaire commencent par des réactions H-H.

Pourquoi ne pas avoir envisagé des réactions H-H? ou H-D au moins?

Après je sais que la réaction H-H est très lente mais qu'en est-il à des températures et à des pressions de confinement extrêmes telles que décrites ci-dessus (> Mds de °K)?

Le gros avantage de l'hydrogène c'est que ça permettrait d'envisager le voyage spatial sans avoir à emporter les masses énormes de carburants au départ mais de se servir sur place (dans une comète par exemple)

Autre question: le Deutérium n'est jamais que du H avec un neutron de plus. Est-il possible de créer du D en bombardant du H avec des neutrons?

J'aimerais aussi comprendre pourquoi il est si difficile de créer un tel isotope alors que à priori le neutron est neutre et ne se repousse pas avec le proton (contrairement à la fusion proton-proton)

Voila, voila...

 

Modifié le 28 mai 2016 par c seven

[Picdelamirand-oil]

J'ai dévoilé sur ce site que j'avais dirigé la supervision du Laser Mégajoule. Cette information était déjà disponible en consultant mon CV qui était accessible grâce à un lien que j'ai donné dans mon profil.

Mais je souhaites donner quelque explications complémentaires. Le fait d'avoir dirigé la supervision du laser mégajoule ne fait pas de moi un spécialiste des laser. Bien sûr j'ai discuté avec de tel spécialistes, j'ai même travaillé avec eux lorsqu'une contrainte me semblait trop sévère et que je leur demandais si on pouvait pas relâcher un peu cette contrainte quitte à en durcir une autre. Cela permet d'apprendre des choses qu'on ne soupçonne pas sur les laser mais ça ne vous transforme pas en spécialiste.

Le laser mégajoule c'est d'abord une installation de grande dimension et les processus qu'on essaie de réaliser sont extrêmement concentré dans l'espace-temps. du point de vue de l'espace il faut que chaque laser vise non pas un grain de riz mais un point sur le grain de riz de façon à ce que la pression de radiation soit isotrope. Du point de vue temporel il faut tirer en même temps toujours pour sauvegarder l'isotropie. Quand on dit en même temps ça veut dire pendant un temps tel que la lumière avance de moins de 3 mm (bien moins si possible) ça fait court.

Aux échelles que je viens de vous décrire, rien n'est rigide. Pour faire "sentir" les problèmes, il faut imaginer que l'installation est construite en chewing gum et que vous devez pourtant tirer avec précision. Alors il faut modéliser les mouvements pour pouvoir prédire la situation au moment du tir. On tient compte du vent du soleil et des vagues qui tapent à 40 km de là sur la cote. Pour simplifier un peu le problème, les 85 000 m^2 de l'installation sont thermostatés avec une précision de 1 degrés C.

Et une installation comme celle là subit des interventions de maintenance. Mais supposez que tout est bien synchronisé (à 3 mm lumière hein). Pour des raisons de maintenance vous changez un câble ====> votre installation est maintenant désynchronisée. Alors il existe un système pour régler la synchronisation, mais il y a des milliers de kilomètres de câble.

Il faut caractériser tout ces câbles et d'autres composants ainsi que les pièces de rechanges et gérer tout cela avec un système de maintenance assisté par ordinateur. Rien que faire ce système de maintenance était un projet ambitieux: c'était l'ALIS du laser mégajoule!

J'espère que ces quelques éléments vous ont montré que s'occuper de l'ensemble du Laser Mégajoule, ce n'est pas forcément être un spécialiste des laser.

Modifié le 9 septembre 2023 par Picdelamirand-oil

[FoxZz°]

Je crois que tu t'es trompé de fil Pic

[Kovy]

il y a 13 minutes, FoxZz° a dit :

Je crois que tu t'es trompé de fil Pic

laser megajoule = fusion nucléaire par confinement inertiel

[g4lly]

16 minutes ago, FoxZz° said:

Je crois que tu t'es trompé de fil Pic

Le laser megajoule est utilisé pour exciter des matérieux fissile ou fusionnable dans le but de déclencher un mini reaction nucléaire ... d'ou le fil lié a ce laser.

... grillé par Kovy

[FoxZz°]

Oui mais je crois que Pic voulait poster son message dans le fil Rafale ou lors d'une discussion il a fait savoir à un intervenant qu'il avait travaillé sur le laser mégajoule. Il a du confondre parce que les deux sont liés.

Si vous regardez bien, son message n'a pas de lien avec ceux qui sont au dessus, mais il a un lien avec les messages du fil Rafale.

Enfin, le principal intéressé nous dira ce qu'il en est.

Modifié le 29 mai 2016 par FoxZz°

[Picdelamirand-oil]

Il y a 16 heures, FoxZz° a dit :

Oui mais je crois que Pic voulait poster son message dans le fil Rafale ou lors d'une discussion il a fait savoir à un intervenant qu'il avait travaillé sur le laser mégajoule. Il a du confondre parce que les deux sont liés.

Si vous regardez bien, son message n'a pas de lien avec ceux qui sont au dessus, mais il a un lien avec les messages du fil Rafale.

Enfin, le principal intéressé nous dira ce qu'il en est.

J'ai mis un lien dans le sujet Rafale vers l'explication qui est ici afin d'arrêter le hors sujet.

[Boule75]

Des nouvelles assez bonnes du Stellarator (De Uk), qui continue gaillardement son programme d'essais et de développement en dépassant les attentes. Après une campagne de tirs réussie qui semble valider le principe de confinement "tordu", ils en sont à remplacer et améliorer les matériaux des parois.

[ascromis]

Le 31/08/2016 à 17:33, Boule75 a dit :

Après une campagne de tirs réussie

Une campagne de tirs ???

Désolé déformation professionnelle, mais vu qu'on parle de fusion nucléaire, cette phrase m'a interpellée !

[Boule75]

il y a une heure, ascromis a dit :

Une campagne de tirs ???

Désolé déformation professionnelle, mais vu qu'on parle de fusion nucléaire, cette phrase m'a interpellée !

Disons que "campagne de décharges" c'était moins vendeur