Fusion nucléaire, financement de SPARC

[XK150]

Les disruptions : les détecter le plus tôt possible pour les contrôler et les atténuer : https://fr.wikipedia.org/wiki/Disruption_(tokamak)

A priori , de tête , aucune machine n'a jamais fondu .
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[f6bes]

Remoi, Merçi pour le lien.
Pour l'instant c'est avec des petits Tokamaks et durant de courtes périodes.
Avec ITER ce sera un cran au dessus et en continu...( si ça marche!) Ya du boulot !
Merçi encore
Bonne journée

[Garion]

J'ai une petite question qui a surement du être déjà étudiée et exclue.
Si c'est la tenue des parois qui pose le plus gros problème.
Pourquoi n'est-il pas possible de faire circuler un fluide sur ces parois qui récupèreraient la chaleur, absorberait les neutrons et qui préserverait la structure de l'usure ? Désolé, si c'est une gros connerie.

[XK150]

C'est la tenue des parois qui posera le plus gros problème à venir .
Un fluide ( probablement de l'eau au début ) circulera forcément puisque ce sera le fluide caloporteur qui d'une façon ou d'une autre , fera tourner le turbo-alternateur de façon tout à fait classique :
il faut récupérer la puissance de fusion sous forme thermique à l'extérieur du tore , il n' y a pas d'autre alternative .
ITER est déjà refroidi à eau perdue , sans récupération de chaleur ( moins puissant et périodes fonctionnement très courtes , 400 , 500 s est l'objectif maximum attendu ).

Les parois subissent des flux de chaleur important ; elles vont devoir ralentir les neutrons de 14 MeV et effectivement les absorber quand ils seront thermalisés .
Le problème est que les neutrons rapides ( de 14 à 1 MeV environ ) induisent de défauts dans les matériaux en déplaçant les atomes de leur site dans le cristal .
On attend 100 dpa ( déplacement par atome ) sur une paroi de fusion pendant 20 ans : chaque atome du matériau sera déplacé en moyenne 100 fois de son site , pendant son irradiation sur 20 ans .
Le problème existe et est connu sur les cuves de réacteur , seulement et à cause du spectre neutron différent c'est seulement 1 à 2 dpa pour 80 ans de fonctionnement ( et encore , dans la zone centrale de la cuve seulement ) .

D'où les besoins absolus des sources intenses en neutrons de 14 MeV ( IFMIF ) pour faire des tests en vraie grandeur sur les matériaux à définir et à étudier .
Le principe de ces sources a été établi dans les années 80 mais il fallu attendre les technologies d'aujourd'hui pour pouvoir les réaliser ( du moins , espèrons le ...) .

[Garion]

Quand je parlais de fluide circulant sur ces parois, j'imaginais un fluide qui soit sur la partie intérieure de ces parois et donc qui absorbe les neutrons en emportant la chaleur. Mais je n'ai surement l'ordre de grandeur de ce qu'il faudrait pour que les neutrons n’atteigne pas la structure ?

[XK150]

Je comprends mal votre remarque : mais oui , il faudra refroidir et extraire la puissance thermique partout .
Mais en même temps , le refroidissement des pièces , c'est l'échauffement du caloporteur qui va faire tourner le turbo-alternateur , c'est la même chose , c'est indissociable .
On a vu l'effet destructeur des neutrons vis à vis des parois , mais ils sont , en même temps indispensables :
Ce sont eux les vecteurs qui transportent 80% de l'énergie de fusion ( sous forme d'énergie cinétique ) , créée au centre du plasma , pour être récupérée utilement à l'extérieur du tore .
Il faut environ 1 m de matériau pour ralentir et capturer les neutrons , les 30 premiers cm étant les plus critiques .

[Deedee81]

Salut,

j'imaginais un fluide qui soit sur la partie intérieure de ces parois et donc qui absorbe les neutrons

Sur la partie intérieure ? Il tient comment le fluide ? Car si tu le mets dans des conduites c'est elles qui vont se manger le flux de neutrons destructeurs !!!!!

Note qu'en plus, "absorber" les neutrons, hélas non, pas aussi "facilement". Quelques explications quantitatives (Xk150, si je dis une connerie n'hésite pas à me corriger, le nucléaire n'est pas ma spécialité).

Dans la fission ça va. les neutrons ont moins de 1 MeV (neutrons rapides). Et donc ils peuvent être absorbés par les barres de contrôles (dans des matériaux neutrophages : cadmium, bore, etc... il y en a une grosse dizaine). Et on peut aussi les ralentir avec un modérateur (souvent de l'eau ou du graphite) par un "jeu de billard" jusqu'à moins de 0.025 eV. On parle de neutrons thermiques. Là ils peuvent être absorbés par l'uranium, le plutonium.

Mais dans la fusion, c'est des neutrons ultra rapides. Et c'est simple : rien ne les absorbe ! Ils vont trop vite et rebondissent sur tous les noyaux. Et vu leur énergie, les ralentir est une gageure. Et comme on a forcément des parois ces neutrons déplacement les atomes (voir l'explication de Xk150) et induisent des défauts (lacunes, insertions, dislocations) qui a terme fragilisent le matériau (très vite avec la fusion). Quand on voit la taille d'un modérateur du nucléaire : par exemple une piscine, ici, faudrait un bassin olympique Si le neutron rapide de la fission est un caillou lancé avec une fronde, le neutron de la fusion est un boulet de canon.

Ce problème est épineux et nécessitera pas mal d'expérimentation pour le choix des matériaux avant même de parler de récupération de la chaleur ou de couverture tritigène. Et comme dit plus haut, il y avait des problèmes plus urgents à résoudre (avant de ralentir les neutrons faut déjà arriver à les produire ).

[Garion]

Ok, merci pour les réponses.

[XK150]

Oui , au message de Deedee .

De plus , ce qui fondamentalement différent : dans les réacteurs à fission , ce sont les produits de fission qui produisent presque toute l'énergie ( toujours énergie cinétique )
les neutrons ne sont là que pour produire les fissions et entretenir la réaction en chaîne .

Dans la fusion , les produits sont un alpha et un neutron : ce sont eux qui produisent l'énergie ( cinétique ) . Il n'y a pas d' autres sous-produits .
Il n'y a pas de réaction en chaîne réelle , mais une réaction qui s'auto-entretient à condition d'en obtenir le démarrage , et de l'aider un peu pour la suite ...

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[achasuno5]

De toute façon, si à chaque fois qu'il y a une nouvelle sur une avancée particulière sur la fusion, il fallait repasser en revue l'ensemble des difficultés, on en finirait pas, le moindre article ferait des pages.