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fusée nucleair



  1. #1
    J-D

    fusée nucleair


    ------

    salut

    je voudrais savoir si autre que écologique , si il aurait une
    raison pour la quelle il y a pas de moteur nucleair.Car bien
    que je ne soit pas un pro de la fision nucleair.il me semble
    qu'une explosion nucleair serait beaucoup plus efficace pour
    propulser une fusée.

    -----
    Dernière modification par J-D ; 10/04/2005 à 23h40.

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  3. #2
    Yantar

    Re : fusée nucleair

    Les raisons sont surtout écologiques et puis techniques. Pour le moment, on a n'a pas encore réussi, du moins je pense, à développer un moteur de forte poussée. Il suffit d'imaginer Ariane 5. Elle pèse au décollage dans les 700 tonnes et fournit une poussée proche de 1300 tonnes... L'un des modèles de moteur développé par les USA dans les années 60 est le NERVA. Il fournit d'après "L'encyclopédie de l'exploration de l'espace" 25 tonnes de poussée... Voilà tout simplement. Si un jour le nucléaire est sur les fusées, ce sera sur les étages supérieurs. Là oui, le rendement serait meilleur que les propergols habituels... Je pense aussi que les coûts sont plus élevés et que pour un lancement classique, il ne serait pas viable économiquement. Par contre, on peut songer à ce mode de propulsion pour des expéditions vers Mars ou autre. La propulsion nucléaire existe néanmoins. Certains satellites militaires soviétiques possédaient de tels moteurs. En 1988, l'un d'eux a fait peur au monde entier quand son moteur nucléaire refusait de se séparer du reste de l'engin qui devait se consummer dans l'atmosphère. C'était Kosmos 1900.

  4. #3
    DanielH

    Re : fusée nucleair

    La NASA prévoit d'envoyer une sonde propulsée par un moteur nucléaire vers jupiter au allentour de 2015-2020. Tu peux voir déjà une news de FS:

    http://www.futura-sciences.com/sinformer/n/news2902.php

    Ce type de moteur se développe dans le cadre du projet Prométhéus (http://prometheus.jpl.nasa.gov/). Dans tous les cas il s'agit de producteurs d'électricité et la propulsion ce fait grâce à des moteurs ioniques comme celui qui équipe SMART 1.

  5. #4
    Jeanpaul

    Re : fusée nucleair

    Citation Envoyé par Yantar
    Les raisons sont surtout écologiques et puis techniques. Pour le moment, on a n'a pas encore réussi, du moins je pense, à développer un moteur de forte poussée.
    Ok avec ça. Juste pour en rajouter une lichette : dans une fusée "chimique", l'énergie provient d'une combustion dans un solide ou un mélange de gaz : l'échauffement crée une surpression, éjecte des particules d'où la poussée. Les gaz sont crachés à l'air libre.

    Une fusée fonctionnant à l'énergie nucléaire ne peut pas éjecter ses produits de fission : il faut un échangeur d'énergie, soit une paroi séparant le réacteur du gaz éjecté, soit un dispositif plus élaboré de production d'électricité, ionisation, éjection (moteur ionique).
    Ces intermédiaires diminuent l'efficacité de manière rédhibitoire.
    Le professeur Tournesol n'a malheureusement pas publié ses secrets.

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    Quisit

    Re : fusée nucleair

    dans les années 60 les américains ne se sont pas trop préocupés des éventuelles pollutions nucléaires, et donc d'échangeurs de chaleur !

    Un de leur moteur n'est ni plus ni moins qu'une bonbonne d'H2 liquide qui passait à travers un coeur nucléaire poreux en pleine activité !!!
    détende brutale de l'H2 littéralement craqué au passage. Certaine fois le coeur se fissurait et relachait alors des morceaux en pleine activité autour de la zone d'expérimentation

    A lire sur prototypes.free.fr, passionnant

  8. #6
    Jeanpaul

    Re : fusée nucleair

    Citation Envoyé par Quisit
    Un de leur moteur n'est ni plus ni moins qu'une bonbonne d'H2 liquide qui passait à travers un coeur nucléaire poreux en pleine activité !!!
    C'est bien ça : un échangeur de chaleur !
    Ceci dit, il est vrai que dans les années 50-60, le nucléaire a été le support des pires délires. D'un autre côté, cela a servi à essayer à peu près toutes les formules de centrales et à toutes les filières de production d'énergie, ce qui reste intéressant de nos jours.

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  10. #7
    Quisit

    Re : fusée nucleair

    je veux dire qu'il n'y a pas de circuit primaire ni de GV comme on les conçoit dans une centrale, "l'échangeur de chaleur" , les tubes .... étaient fait d'uranium !!!, l' h2 coulait littérallement dans le coeur même de la matière fissile, c'est en ça que j'ai voulu dire qu'il n'y avait pas d'échangeur de chaleur autres, un peu comme pour réchauffer de l'eau on trempe une resistance dans un ballon d'eau chaude, on ne parle pas d'échangeur à proprement dit (même si c'en est un effectivement)

    Ajourd'hui, il faudrait au moins une tubulure pour isoler la matière de l'H2, voire un circuit primaire en circuit fermé et des GV séparés, mais le rendement serait encore plus mauvais qu'à l'époque

  11. #8
    Jeanpaul

    Re : fusée nucleair

    Un générateur thermo-nucléaire, ce ne sont pas que des tubes d'uranium : à eux tout seuls, ils ne produiraient pas d'énergie. Il faut un milieu pour ralentir les neutrons car seuls les neutrons lents peuvent entretenir la fission.
    Par exemple, de l'eau, du graphite, qui ralentissent les neutrons et récupèrent en passant leur énergie.
    Donc un moteur fusée nucléaire aurait besoin d'une grosse masse de ralentisseur au travers duquel on pourrait faire circuler de l'hydrogène.
    C'est à ça que les Américains des années 1960 se sont heurtés : impossible de faire plus petit qu'un réacteur de sous-marin et si on ajoute le blindage, on n'y arrive plus. Ils avaient même essayé de fabriquer des voitures à propulsion nucléaire.

  12. #9
    DanielH

    Re : fusée nucleair

    Jeanpaul:
    Un générateur thermo-nucléaire, ce ne sont pas que des tubes d'uranium : à eux tout seuls, ils ne produiraient pas d'énergie. Il faut un milieu pour ralentir les neutrons car seuls les neutrons lents peuvent entretenir la fission.
    Avec de l'uranium enrichie à 15% il n'y a pas de problème pour entretenir la réaction sans modérateur. En fait il vaut mieux un fissile pur (uranium 235 ou plutonium 239 ou même uranium 233) pour limiter la masse. On peut imaginer d'emprisonner ce combustible dans des micros-bille de matériaux réfractaires comme du ZrC (style HTR) ça permet de limiter les rejets de produit de fission. Le problème reste de savoir si les échange termiques sont suffisant pour les puissances colossales à obtenir pour s'arracher du sol.

    De toute façon, je crois qu'il est clair que ça ne ce fera jamais, on ne peut pas être sûr qu'il n'y aura aucun rejet. Et puis un réacteur rapide, il vaut mieux qu'il ne tombe pas à l'eau....

  13. #10
    Quisit

    Re : fusée nucleair

    hello

    la soluce des américains sur le Nerva était de faire passer l'hydrogène pur à travers le modérateur en graphite, au coeur du réacteur atomique :

    Cependant, pendant l’essai, le noyau de graphite s’est fendu et des débris brûlants ont été éjectés par la tuyère. Espérant que cette panne était simplement due à un composant défectueux, le programme d'essai a continué avec Kiwi-B4A qui devait tester la conception finale du réacteur choisi pour le NERVA.

    Mais au premier essai, le 20 novembre 1962, des débris étaient aussitôt éjectés par la tuyère du moteur. Il y avait évidemment une imperfection de conception importante dans le réacteur Kiwi-B qui faisait rompre le noyau de graphite en utilisant l'hydrogène liquide.
    miam !

    ça devait crépiter autour du terrain d'essais !

  14. #11
    wizz

    Re : fusée nucleair

    Citation Envoyé par J-D
    salut

    je voudrais savoir si autre que écologique , si il aurait une
    raison pour la quelle il y a pas de moteur nucleair.Car bien
    que je ne soit pas un pro de la fision nucleair.il me semble
    qu'une explosion nucleair serait beaucoup plus efficace pour
    propulser une fusée
    .
    Lors d'une explosion nucléaire, la température de l'air autour de la bombe atteint plusieurs millions de degrés. L'air surchauffé dilate rapidement. Donc vent et onde de choc. C'est ce qu'on voit lorsque les arbres et habitations sont balayés ou pulvérisés. La chaleur crée un vent ascensionnel et en entrainant la poussiere crée le "champignon". On y voit alors une puissance phénoménale.

    Dans le vide de l'espace, il n'y a rien à chauffer, rien à dilater.

  15. #12
    Lambda0

    Re : fusée nucleair

    Bonjour

    quelques commentaires sur ce qui précède


    Yantar :
    Certains satellites soviétiques ont bien utilisé un générateur électro-nucléaire, mais je ne suis pas sûr que ce soit pour la propulsion. Il s'agissait plutôt d'alimenter les équipements de bords.
    A vérifier.


    Rep DanielH :
    Il y a une certaine confusion sur le terme "propulsion nucléaire".
    Contrairement à ce que dit cet article de Futura, JIMO n'utilise pas un réacteur nucléaire pour ioniser un gaz.
    JIMO est censée être propulsé par un moteur ionique, dont l'alimentation électrique provient d'un générateur électro-nucléaire, ce qui est très différent
    Le système de propulsion proprement dit n'a donc rien à voir avec un moteur de type Nerva, dit "nucléo-thermique".
    Contrairement à la propulsion chimique, il faut bien distinguer ici le système de propulsion (ionique, plasmique, etc.) de la centrale énergétique, qui peut être aussi bien un générateur électro-nucléaire que des panneaux solaires.
    Le terme "réacteur nucléaire" est ici un peu ambigue, car celà laisse penser que c'est le dispositif qui produit la poussée, par "réaction".

    Rep JeanPaul :
    Il existe bien un concept de moteur nucléaire où la poussée est produite directement par les fragments de fission, donc sans thermalisation, échangeur thermique, etc...
    Un matériau radioactif à très faible masse critique (Americium 242) est déposé en couche mince sur une surface. La désintégration produit des fragments de fission chargés qui sont éjectés de la surface et guidés par un champ électromagnétique. La poussée utile est produite au niveau d'une tuyère magnétique. Etant donné qu'il n'y a pas de thermalisation, le rendement de ce dispositif n'est pas limité par le rendement théorique d'un cycle thermodynamique.
    Accessoirement, ce principe a aussi été proposé pour des réacteurs nucléaires terrestres produisant de l'électricité : dans ce cas, l'énergie cinétique des fragments de fission est convertie en courant électrique au moyen d'un convertisseur MHD.


    Propulsion par explosion :
    Ce mode de propulsion fait bien l'objet d'études, mais avec la fusion.
    La poussée est produite par des explosions thermonucléaires de billes de DT, de l'ordre de 1mm de diamètre La fusion est déclenchée par confinement inertiel. Il s'agit d'une voie très prometteuse.
    Dans la version de base, l'effondrement de la bille est déclenchée par des impulsions laser de haute puissance.
    Dans une version plus futuriste, la fusion est catalysée par l'injection d'un faisceau d'anti-protons.


    D'une façon générale, il est à peu près évident qu'on allumera jamais un moteur nucléaire dans l'atmosphère terrestre, mais certaines de ces solutions peuvent être viables pour la phase de croisière interplanétaire.

    A+
    Dernière modification par Lambda0 ; 18/04/2005 à 07h16.

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  17. #13
    Yantar

    Re : fusée nucleair

    Tu as raison Lambda0. Ma source d'information n'était pas précise. Elle parlait d'un réacteur nucléaire mais sans précision. Cette source était un article paru en 1988 au moment des faits. A ce moment là, les informations provenant de l'est était encore réduites... Je suis allé voir dans mes livres et juste, c'est bien un réacteur mais pour l'alimentation électrique... Merci pour la correction

  18. #14
    DanielH

    Re : fusée nucleair

    Lambda0:
    JIMO est censée être propulsé par un moteur ionique, dont l'alimentation électrique provient d'un générateur électro-nucléaire, ce qui est très différent
    Le système de propulsion proprement dit n'a donc rien à voir avec un moteur de type Nerva, dit "nucléo-thermique".
    Tu as tout a fait raison et c'est d'ailleurs exactement ce que je disais il me semble. En fait, il ne semble pas y avoir actuellement de projet de propulsion direct avec un moteur nucléaire. Les réacteurs nucléaires envisagés (le mot réacteur dans ce contexte est effectivement ambigue) ne sont là que pour produire de l'électricité utilisé par un mode de propulsion généralement ionique.

    Il existe bien un concept de moteur nucléaire où la poussée est produite directement par les fragments de fission
    C'était une idée de Carlos Roubia très alléchante (comme toutes ses idées), malheureusement les spécialistes de la fission savent très bien que la membrane d'242Am ne resiterait pas longtemps. A chaque émission d'un fragment de fission, une centaine d'atomes sont arrachés en surface ce qui détruit très vite la membrane (dommage).

    D'une façon générale, il est à peu près évident qu'on allumera jamais un moteur nucléaire dans l'atmosphère terrestre, mais certaines de ces solutions peuvent être viables pour la phase de croisière interplanétaire.
    100% d'accord

  19. #15
    Narduccio

    Re : fusée nucleair

    Il a existé un proto de réacteur nucléaire et il a fonctionné sur un banc aux USA.
    http://jpcolliat.free.fr/x6/x6-9.htm
    http://jpcolliat.free.fr/x6/x6-1.htm http://www.dissident-media.org/infon...opul_atom.html
    On en a même parlé sur le forum: http://forums.futura-sciences.com/sh...ad.php?t=18776
    "Une théorie n'est scientifique que si elle est réfutable". Karl Popper

  20. #16
    Lambda0

    Re : fusée nucleair

    Rep DanielH
    Sur le moteur à fragments de fission :
    Je mentionnais ce principe pour mémoire. Il y a beaucoup de raisons qui font que c'est à peu près impraticable techniquement. Il faut déjà produire l'Am242, et cet isotope est très radioactif et dangereux à manipuler dès sa production. C'était tout au plus une idée de théoricien.
    Il existe un concept similaire de générateur électro-nucléaire terrestre : il s'agit dans ce cas d'un dépot de couche d'uranium enrichi à 90%, et d'un convertisseur MHD pour récupérer l'énergie cinétique des fragments de fission chargés (on cherche dans ce cas à minimiser l'émission de neutrons). Mais il n'y a à peu près aucune chance que ce type de réacteur voit le jour : beaucoup de difficultés techniques, et surtout risque élevé de prolifération nucléaire, puisqu'il utilise de l'uranium de qualité "militaire".
    C'était pour dire que le rendement d'un réacteur nucléaire n'est pas fondamentalement limité à 40% ou 50% : la limitation actuelle provient de l'utilisation d'une technique particulière (la thermalisation), et il n'est pas exclut qu'on trouve un jour le moyen de récupérer 90% (par exemple) de l'énergie de fission, en faisant autrement.

    Narduccio:
    Très intéressant. Mais ce type de projet n'est peut-être pas tout à fait enterré : il me semble avoir vu une étude prospective récente de la NASA sur les systèmes de propulsion aéronautique pour le 21ème siècle, et on y mentionnait encore la propulsion nucléaire. Mais comme dit plus haut, si on a banni l'utilisation du moteur nucléo-thermique dans l'atmosphère pour les fusées, il y a peu de chance qu'on l'accepte pour un avion. Le réacteur serait donc plutôt utilisé pour produire de l'électricité. Mais même dans ce cas, tout celà reste très hypothétique, et il y a évidemment d'énormes problèmes de sécurité. Peut-être pour certaines applications (militaires?).

    A+

  21. #17
    DanielH

    Re : fusée nucleair

    Narduccio:
    Il a existé un proto de réacteur nucléaire et il a fonctionné sur un banc aux USA.
    Il y a aussi le moteur NERVA qui a aussi fonctionné au sol, ainsi que l'ARE (aircraft reactor experiment) qui était destiner à faire voler un bombardier...

    Le plus impressionnant ce sont les Tupolev 95 et 119 (il en est question sur le site que tu proposes concernant le X6). Quand on pense qu'ils ont réellement fait voler un avion avec un réacteur nucléaire à bord sans vraiment se soucier de protection neutronique pour l'équipage ça donne des frissons... Ils étaient vraiment près à tout !

    Lambda0:
    C'était pour dire que le rendement d'un réacteur nucléaire n'est pas fondamentalement limité à 40% ou 50%
    J'avoue avoir quelques doutes sur la possibilité de récuperer directement l'énergie cinétique des fragments de fission. Pour la raison que j'indiquais précédemment la partie fissile du réacteur doit être relativement épaisse, or les fragments de fission sont arrêtés par très peu de matière. Je suis justement en train de monter une manip où on doit détecter les fragmentsde fission d'une cible d'U233 avec une très bonne efficacité. Ce problème d'absorption nous oblige à avoir très peu de matière ce qui rend la manip très délicate...

    Bon, il est peut-être possible de récupérer les atomes arrachés et de reconstituer une membrane, dur-dur.

  22. #18
    Lambda0

    Re : fusée nucleair

    Bonjour

    Toujours intéressant de discuter avec quelqu'un qui travaille sur le sujet.
    Voici ma source d'informations :
    http://gif.inel.gov/roadmap/pdfs/006...or_systems.pdf

    Ce document décrit différents concepts de réacteurs nucléaires, pour la production d'électricité, et en particulier le réacteur à fragments de fission, décrit en 3.5.
    Je me demandais si le dépôt du matériau fissile en couche très poreuse de façon à augmenter au maximum la surface libre, n'améliorerait pas l'efficacité du système (une sorte de surface fractale, beaucoup plus importante que la surface apparente) en réduisant le nombre de collisions moyens des fragments de fission.

    A+

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  24. #19
    seb31

    Re : fusée nucleair

    Citation Envoyé par J-D
    salut

    je voudrais savoir si autre que écologique , si il aurait une
    raison pour la quelle il y a pas de moteur nucleair.Car bien
    que je ne soit pas un pro de la fision nucleair.il me semble
    qu'une explosion nucleair serait beaucoup plus efficace pour
    propulser une fusée.
    La propulsion spatiale aurait tres bien pu démarrer dans les années 80 si on en croit le site prototypes.com la fusée nerva n était que le premier moteur du programme de propulsion nucéaire. le moteur nerva 2 aurait eté capable de 90 t de pouséee mais son programme a été arrété aprés la conquéte de la lune.C en tout un moyen d obtenir une vitesse bien supérieure a ce qui se fait actuellement. C pas pour rien que la NASA à relancé ses recherches récemment.
    On apprend également sur un site qu un projet utilisant des explosions atomiques commes moyens de transport j essaierai de retrouver l adresse mais l idée à déja été etudiée ...

  25. #20
    J-D

    Re : fusée nucleair

    salut

    Mais si cette fusée envoie des gaz radioactif dans l'atmosphère
    je doute que se soit acceptable sur terre.

  26. #21
    DanielH

    Re : fusée nucleair

    Les moteurs fusées nucléaires n'ont jamais étés envisagés pour des décollages depuis la terre. Les puissances sont bien trop importantes et le risque est bien trop grand risque écologique....

    Le moteur NERVA chauffait de l'hydrogène à 2000°K pour obtenir des vitesses d'éjection de 8000 m/s à comparer aux 4500 m/s d'un moteur hydrogène-oxygène. Ca permet de limiter d'au moins un facteur 2 la masse de combustible à embarquer.

    Comme je le disais déjà sur ce fil, actuellement les gens envisage plutôt des réacteurs nucléaire pour produire de l'électricité qui alimanterait des moteurs ionique. Ca permet de réduire considérablement la masse de combustible à embarquer et surtout d'utiliser un combustible facile à conditionner (l'hydrogène c'est galère!!)

  27. #22
    seb31

    Re : fusée nucleair

    Citation Envoyé par DanielH
    Les moteurs fusées nucléaires n'ont jamais étés envisagés pour des décollages depuis la terre. Les puissances sont bien trop importantes et le risque est bien trop grand risque écologique....

    Le moteur NERVA chauffait de l'hydrogène à 2000°K pour obtenir des vitesses d'éjection de 8000 m/s à comparer aux 4500 m/s d'un moteur hydrogène-oxygène. Ca permet de limiter d'au moins un facteur 2 la masse de combustible à embarquer.

    Comme je le disais déjà sur ce fil, actuellement les gens envisage plutôt des réacteurs nucléaire pour produire de l'électricité qui alimanterait des moteurs ionique. Ca permet de réduire considérablement la masse de combustible à embarquer et surtout d'utiliser un combustible facile à conditionner (l'hydrogène c'est galère!!)
    En fait toujours d apres le site prototypes.com ces moteurs aurait été utilisés :
    La mise au point d'un Nerva opérationnel (d'une poussée de 34 tonnes) et son assemblage comme étage supérieur sur une fusée Saturne 5 apparaissent alors possibles a brève échéance. Mais, à la surprise générale, le programme est brusquement interrompu en 1972, alors qu'un propulseur Nerva 2 de 90 tonnes de poussée, d'une puissance de près de 5000 MW, est en cours de mise au point.(tiré du site)
    Mais également:


    Pour l'expédition habitée définitive vers Mars, on envisageait un moteur NERVA 2 plus puissant, de 90.700 Kg de poussée. La poussée pouvait être bien plus petite que celle des grandes fusées chimiques parce que la mission commencerait sur orbite terrestre. Pour réunir les conditions nécessaires au voyage interplanétaire, les ingénieurs développèrent, une technologie de "blocs de construction" dans laquelle les modules de propulsion Nerva séparés pouvaient être groupés pour répondre à diverses exigences.

    Tout ce qui les a arrétés en fait c la fin de la course à la lune et surtout le cout collosal engendrés par de tels projets mais enfin et surtout,la guerre du Vietnam en 1969

  28. #23
    DanielH

    Re : fusée nucleair

    Le moteur Nerva a effectivement fonctionné et les raisons de l'arret du programme sont essentiellement celles que tu sites en fin de message plus une forte opposition écologique.

    Comme tu le fais remarquer il devait être monté à la place du 3ème étage d'une Saturn V, donc pour une utilisation en orbite (le 3ème étage était mis en orbite puis allumé pour s'échapper de la terre).

    Les moteurs ioniques ont l'inconvéniant de fournir de très faible accélérations et du coup les temps d'accélération ou de décélération sont plutôt long. Par contre ils permettrent d'atteindre des vitesses bien plus importante avec moins de carburant, ce qui racourci le temps de transite et allège la mission. Par contre ils demandent de grandes puissances électrique ce qui justifie des réacteurs nucléaires.

  29. #24
    seb31

    Re : fusée nucleair

    cela me semble un excellent compromisle seul inconvénient des moteurs ioniques les meilleurs moteur ioniques fournissent quelle poussée exactement existe il un programme combinant le nucléaire/ionique ? Je n en ai jamais entendu parler

  30. Publicité
  31. #25
    DanielH

    Re : fusée nucleair

    Pour les réacteurs nucléaire spatiaux tu peux rechercher des choses sur le projet Prometheus de la NASA. Par exemple http://prometheus.jpl.nasa.gov/

    Pour un couplage moteurs ioniques et réacteur nucléaire tu peux rechercher le projet "Jupiter Icy Moons Orbiter Mission" toujours de la NASA. Le site précédent peut te mener à:
    http://prometheus.jpl.nasa.gov/index...jimoSpacecraft

  32. #26
    syl

    Re : fusée nucleair


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