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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
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Indice YooVi

La chaîne de la fusion  
 

Copyright Freegaia.comSchéma global

Copyright Freegaia.com1) Le combustible

a) Extraction

         Les éléments nécessaires à la réaction de fusion D+6Li = 2 4He + Energie sont abondants dans la nature :

-D : 33 mg par litre d’eau

-Li : 0,17 mg par litre d’eau

Ces derniers ne sont pas dangereux, en ce qui concerne le deutérium sa manipulation est la même que celle l’hydrogène. Elle est donc bien maîtrisée. La fusion diffère de par ses réactifs de la fission car l’uranium est dangereux intrinsèquement.

b) Transport

            D et Li sont des atomes non radioactifs et se transportent au même titre que le fer ou l’eau « classique » (avec du H et du O). Le transport est d’autant plus aisé que les quantités mises en jeu sont faibles.

c) Stockage

  Tout comme le transport, le stockage est aisé. Il est intéressant de noter que si une bombe nucléaire explose au milieu des stocks de T et de D, l réaction du fusion n’a pas lieu (le critère de Lawson n’est pas satisfait). La difficulté de réaliser la réaction a une conséquence sur la sécurité passive d’un réacteur.

 

Copyright Freegaia.com2) La réaction

  Le point essentiel de la fusion nucléaire est que c’est une réaction intrinsèquement sure. En effet, les conditions à remplir pour réaliser cette réaction étant si drastiques que tout emballement est exclu.

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 : 1020 particules.m-3)

-T : température du plasma (10 à 20 keV)

-τ : densité du plasma en particules/m3

La faible quantité de combustibles présents au sein du plasma étant très faibles (de l’ordre du gramme) l’intégrité du réacteur ne peut pas être remis en cause car l’énergie libérée est limitée.

cf la page sur le critère de Lawson

Copyright Freegaia.com3) Les produits

a) Les déchets

  Les déchets se résument aux éléments activés. (Les éléments constitutifs de la paroi bombardés par les neutrons deviennent radioactifs). C’est pour cela que les éléments de paroi sont choisis spécifiquement pour leur aptitude à s’activer peu ou du moins à avoir une petite période radioactive.

Les quantités de déchets sont du même ordre que ceux des centrales à fission nucléaire, mais leur dangerosité est incommensurablement plus faible (la période radioactive des éléments est bien inférieure)

             b) La radioactivité

  En moyenne les doses reçues sont de 1 μSv/an ce qui est largement inférieur aux normes admises. Pour être concrets, lorsque on monte en altitude (de 3 mètre), on prend 1 μSv de plus.
S'il a fuite, les habitants proches du réacteur recevront 2,5 mSV, ce qui est inférieur à la dose reçue lorsqu’on passe un scanner abdominal.
Le tritium possède une radiotoxicité faible  (rayonnement bêta très faible : ne traverse pas la peau) et une période radioactive de 12,3 années. (Période biologique de 10 jours en cas d’exposition). C’est le radionucléide le moins actif
Mais le D, au contact d’oxygène, forme de l’eau tritié qui est dangereuse. Et le T diffuse très facilement.
La manipulation du tritium est bien maîtrisée (les centrales nucléaires Canadiennes l’utilisent beaucoup).

 

Présentation de Tritium:

Symbole

T

Découverte

Rutherford (1934)

Propriétés

-Période radioactive de 12,35 ans (T = 3He + électron [5,7 keV]). Le rayonnement est peu énergétique (classe IV dans les normes de l’UE)
-Période biologique de 10 jours

-Même propriétés physiques et chimiques que l’hydrogène (le fait que se masse soit 3 au lieu de 1 n’a pas de grande incidence)

Origine

14N + n = 3 3He + T
14N + n = C + T

Proportion

1 T pour 1017 H

Dangerosité

-Grande perméabilité (taille inférieure à la maille cristalline des aciers)

-Contamination interne dangereuse par le biais de l’eau tritiée

Expérience

Les industries utilisant du T le font avec précaution et sans incidents, les centrales nucléaires Canadiennes en sont un exemple.


 

 


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