[Index]    [Accueil]    [E-mail]

 

 

DOSSIERS

01La chaîne de la fusion
02Comparatif des sources d'énergie
03Simulation maple
04A quand une centrale ITER ?
05Quel éclairage pour demain ?
06Historique d'ITER
07Les compensations pour le Japon
08Lancement d'une décharge
09
Le TIPE en CPGE et la fusion

 
 

I- La fusion thermonucléaire

A- La réaction
1/ Les espèces qui réagissent
2/ Les réactions
3/ L’effet tunnel
4/ Section efficace

B- Conditions de réaction
1/ Bilan énergétique
2/ Break-even
3/ Ignition
4/ Critère de Lawson
5/ Analyse des performances

II- Le Tokamak

A- Présentation
1/ Généralités
2/ Principe

3/ Les éléments
4/ Les flux
5/ Structures et matériaux

B- Confinement magnétique
1/ Attitude d’une particule dans B
 
2/ Le choix de la géométrie torique
3/ Allure des lignes de champ
4/ Simulation maple
5/ Rôle des trois bobines

C- Chauffage du plasma
1/ Effet Joule
2/ Injection de neutres
3/ Par ondes
4/ Par particules alpha

D- Gestion des flux
1/ Injection d’énergie
2/ Injection de matière
3/ Extraction de la matière et de l’énergie

E- Instabilités
1/ Présentation et MHD
2/ Valeurs caractéristiques
3/ Instabilités et tourbillons
4/ Réduction  des tourbillons

5/ Réduction des bouffées de chaleur

 
DIVERS
 

 Bibliographie
 Le groupe B.MONTEIL
Partenaires scientifiques


 
Partenaire commerciaux
Votez pour ce site au Weborama
 

Google

Web nucleaire-info.com

 

 

 

 

Indice YooVi

4/ Critère de Lawson

a) τ

τ est un paramètre important à ne pas confondre avec la durée d’une décharge. Il caractérise la qualité de l’isolation du plasma.
Définition : durée caractéristique pendant laquelle l’énergie demeure confinée dans le plasma. En quelque sorte c’est le temps que met un plasma a perdre son énergie.

Mathématiquement W/τE= P pertes. La valeur de τ est le fruit de nombreux phénomènes complexes mal connus.  C’est la raison pour laquelle des lois empiriques ont été élaborées, ce qui permet de prévoir la valeur de τ en fonctions des paramètres de la machine.

Τ augmente avec le grand raton du tore.

Τ diminue lorsqu’on utilise un chauffage auxiliaire (autre que le chauffage ohmique).

Τ diminue quand les pertes énergétiques du plasma augmentent

Différentes sources de pertes :

-Par conductibilité calorifique du plasma

-Par transport de particules

-Par pertes par rayonnement électromagnétique

Depuis le début des Tokamak le temps de confinement a toujours été bien prédit.

b) Énoncé

Le critère de Lawson présente les conditions qu’il faut réaliser pour faire s’entretenir la réaction de fusion D+T.
Ce maintien est assuré lorsque n*T*τ > 5.1021 m-3.keV.s

-n : densité du plasma (de l’ordre de 10-5 fois celle de l’air) en particule.m-3

-T : température du plasma (1 keV=11,6 millions de degrés)

-τ : temps de confinement (de l'ordre de la seconde sur ITER)

5/ Analyse des performances

a) n*T*τ (T)

La valeur du produit n*T*τ mesure la performance globale d’un Tokamak.

-Rayonnement synchrotron

La giration des électrons autour des lignes de champ émet un rayonnement dit synchrotron.

 

Ces rayonnements engendrent des pertes. Ce qui explique l’existence d’une région inaccessible. Sa place sur n*T*τ (T) est logique.


-Quand n augmente, les collisions aussi. Donc le rayonnement continu de freinage augmente

 

-Quand T augmente, l’agitation thermique aussi. Donc les collisions et par conséquent le rayonnement continu de freinage augmente.


-Bremsstrahlung ou rayonnement continu de freinage

Toute charge dont la vitesse varie (en norme ou en direction) rayonne. C’est le cas ici car les particules, ralenties par les collisions, voient leur vitesse varier.

 

Combustible

Température (keV)

P fusion / P Bremsstrahlung

D + T

50

140

D + D

500

2,9

D + 3He

100

5,3

 

b) Progrès des performances

    D’après le document ci-contre, on observe que les performances des Tokamaks progressent plus vite que celles des processeurs et des accélérateurs de particules.


En bleu: les Tokamak
En rouge: les microprocesseurs
En vert: les accélérateurs de particule
▪▪▪▪▪▪ Performances d'ITER

6/ Augmenter n* τ *T

         Il n’est pas aisé d’augmenter la valeur de n*T*τ

 

°Augmenter n

Typiquement, dans un Tokamak, la densité particulaire est de l’ordre de 1020 particules.m-3

Si on augmente n, on augmente la pression cinétique du plasma. Ainsi β augmente et les instabilités aussi. Ce qui peut mener à des disruptions.

 

°Augmenter T

Si T augmente (on augmente le chauffage), τ diminue.
Pour augmenter T, il faut utiliser des moyens de chauffage auxiliaire. Or ces derniers réduisent la qualité du confinement.

 

°Augmenter τ

Du fait des différences de température entre le centre et le bord du plasma, il est victime à petite échelle de turbulences. Ces tourbillons homogénéisent la température et la pression et réduisent donc le confinement. Donc τ augmente avec le volume du plasma. Mais on ne peut pas construire des Tokamak de taille gargantuesque. Donc jouer sur le volume de plasma est assez limité.


Partenaires: Eclairage, Egypte ancienne et JPMFG