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Des nouvelles de la fusion ?




  1. #1
    bastidien

    Des nouvelles de la fusion ?

    bonjour,
    je considère que la fusion est peut être une alternative d'avenir, mais sans avoir toutes les données, donc voici ma question: ou en est la recherche sur la fusion comme moyen de production d’énergie?
    Quel est globalement l’avis de la communauté scientifique sur le sujet?
    En vous remerciant d'avance pour vos réponses
    P.S : si on pouvais éviter de dériver vers des considérations économiques, ou vers le pour ou contre le nucléaire ce serais pas mal

    -----


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  3. #2
    ecolami

    Re : Des nouvelles de la fusion ?

    Bonjour,
    Pour faire simple on ne sait toujours pas si ce sera possible. La machine ITER n'est pas (encore) opérationnelle. Des retards et un prix multiplié par 5 aux dernières nouvelles. Comme c'est une coopération internationale tout est plus compliqué.

  4. #3
    bastidien

    Re : Des nouvelles de la fusion ?

    Merci pour votre réponse et en dehors des critères économiques qu'est ce qui peut scientifiquement parlant valider ou invalider le projet ?


  5. #4
    barda

    Re : Des nouvelles de la fusion ?

    Pas facile de faire simple dans un tel domaine... C'est d'ailleurs ce qui explique la hauteur des investissements engagés.

    Sur le plan théorique, le consensus scientifique existe pour reconnaitre la possibilité d'aboutir à une source d'énergie contrôlable et exploitable; les divergences commencent essentiellement sur les voies à suivre pour y arriver, qui posent toutes des problèmes technico-scientifiques très ardus à résoudre.

    Pour atteindre les conditions permettant la fusion de la matière (plusieurs millions de degrés (température), plusieurs millions de bars (pression) pendant quelques fractions de secondes), deux voies sont explorées:

    - la voie "rapide" qui consiste à exposer un super-solide super-dense au rayonnement d'un laser très puissant; l'inertie de la matière fait le reste... Nous sommes en pointe pour cette voie, avec le laser megajoule (qui n'a pas été construit exactement pour cela ), mais le chemin prévisible reste très long

    - la voie "lente", qui consiste à confiner dans des conditions de vide poussé un plasma peu dense de matière, soumise à un champ magnétique intense; c'est la voie des tokamak (ITER en fait partie) ou du stellarator (allemand); là aussi, le chemin à parcourir reste important.

    L'une et l'autre de ces voies demandent des investissements colossaux et se situent à la marge de la recherche fondamentale et de la recherche appliquée.

    A ce jour, quelques expérimentations ont permis de produire un peu plus d'énergie que celle consommée, mais en proportion infime. De l'avis majoritaires des chercheurs investis dans tout cela, il n'y a guère d'espoir d'aboutir avant une bonne cinquantaine d'années...

    Reste que certaines annonces promettent beaucoup mieux, à intervalles réguliers, les dernières issues des USA (mais sans suite depuis quelques mois)...

    Reste aussi la question de la "fusion froide", dénoncée comme un mythe par la plupart des physiciens, mais prise au sérieux par une minorité...

  6. #5
    f6bes

    Re : Des nouvelles de la fusion ?

    Citation Envoyé par bastidien Voir le message
    Merci pour votre réponse et en dehors des critères économiques qu'est ce qui peut scientifiquement parlant valider ou invalider le projet ?
    Bjr à toi,
    Voir le principe du TOKAMAK:
    https://www.google.fr/url?sa=t&rct=j...qFDNKqoQDR3Exw
    C'est sur ces bases qu'ITER a été projeté. (mais à une autre...."échelle".)
    Bonne journée
    "Ce fut la goutte d'eau de trop qui mit le feu aux poudres!"

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    XK150

    Re : Des nouvelles de la fusion ?

    Bonjour,
    Il faut être humble et modeste : les grandes inventions ont mis 100 ans pour se développer . Même si cela semble difficile à admettre .
    Aujourd'hui , pour la fusion , nous sommes au niveau des avions de 1930 - 1940 .
    ITER doit fournir 400 MW avec 40 MW injectés pendant 400 s . Avec une mise en route vers 2025 .
    C'est un grand pas vis à vis de la machine actuelle la plus performante , le JET .
    Mais un éventuel réacteur à fusion de production doit gagner un facteur d'environ 5 à 10 sur bien des points .
    On connaît mal la physique des plasmas , on ne connaît pas les " matériaux face au plasma " à employer pour le réacteur futur ( et même ceux d 'ITER ...) .
    Il n'est pas question de valider ou d'invalider quoi que ce soit : il faut continuer à étudier pas à pas .
    ITER était un point d'étape indispensable pour la montée en puissance , et ITER n'est pas seul , de nombreux pays continuent les études selon une coopération internationale .

    Selon les détails qui vous intéressent , je pourrais puiser dans un résumé récent que j'ai dû rédiger pour une association .

  9. #7
    bastidien

    Re : Des nouvelles de la fusion ?

    bonjour,
    Merci pour vos réponses et vos liens, j'ai été surpris d’apprendre que le premier tokamak a été construit dans les années 60 !Donc en résumé ça marche, et on est plus aujourd’hui, si j'ai bien compris dans une phase de mise au point et de fiabilisation.
    Il est certain que sur le papier c'est séduisant : tous les avantages du nucléaire sans ces inconvenants majeurs, par contre, à priori le remplacement de nos centrales vieillissantes par des centrales à fusion, la il semblerais que ce soit, pour le moment, de la science fiction, dommage...
    Bonne journée

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  11. #8
    polo974

    Re : Des nouvelles de la fusion ?

    En suite à Barda: il y a aussi la z-machine (http://www.sandia.gov/z-machine/) qui se situe un peu ailleurs (machine au fonctionnement impulsionnel).
    Le mieux est l'ennemi du bien, et c'est bien mieux comme ça...

  12. #9
    Deedee81

    Re : Des nouvelles de la fusion ?

    Salut,

    Citation Envoyé par bastidien Voir le message
    dans les années 60
    Et la phase industrielle est produite dans dix ans depuis cinquante ans (enfin, soyons juste, on est devenu plus prudent, voir les messages plus haut).

    Citation Envoyé par polo974 Voir le message
    En suite à Barda: il y a aussi la z-machine (http://www.sandia.gov/z-machine/) qui se situe un peu ailleurs (machine au fonctionnement impulsionnel).
    Il y a quelques techniques (j'ai oublié les noms des autres, selon les techniques de confinement, les "carburants", ...). Et il est très difficile de dire laquelle percera.
    En tout cas, il y a des problèmes épineux à surmonter. Par exemple, outre ce qui a déjà été dit, le flux de neutrons rapides émis emporte l'essentiel de l'énergie et cette énergie est difficile à récupérer. Et pire de tels neutrons ont tendance à faire tomber les blindages en poussière. C'est un aspect qui a été très peu abordé (à part quelques idées intéressantes mais insuffisantes de couvertures fertiles pour produire le tritium à partir de lithium). Mais il ne faut guère s'en étonner : c'est justement le but d'ITER de valider le principe et de trouver des solutions aux divers problème.... lorsqu'il entrera en fonction, évidemment.
    Tout est relatif, et cela seul est absolu. (Auguste Comte)

  13. #10
    bastidien

    Re : Des nouvelles de la fusion ?

    Oui, c'est quand j'ai appris que le premier prototype avais vu le jour dans les années soixante, que j'ai réalisé que les problèmes de mise au point devais être immenses, vous parler de lithium: dans wiki ils expliquent que cela permettrais de produire le tritium de façon plus économique en profitant de la fusion, cela pourrais aussi renforcer le blindage?

  14. #11
    XK150

    Re : Des nouvelles de la fusion ?

    Re,
    Pas vraiment , il y a des neutrons pour tout le monde ...
    De plus, les modules tritigènes seront situés derrière la première paroi , et sur ITER , ils seront pour la 1 ère fois en test sur des durées un peu longues ...
    C'est un des buts d'ITER que de tester les modules sans pouvoir en démontrer l'auto suffisance ... Toujours à cause des temps de marche trop courts .
    http://www-fusion-magnetique.cea.fr/...rtures/blk.htm

  15. #12
    Deedee81

    Re : Des nouvelles de la fusion ?

    Salut,

    Merci des infos Xk150.

    En tout cas, vivement 2025 pour voir comment ça va progresser
    Tout est relatif, et cela seul est absolu. (Auguste Comte)

  16. #13
    bastidien

    Re : Des nouvelles de la fusion ?

    bonsoir,
    Deedee81, je me trompe ou je sent en vous quelques doutes sur la faisabilité d'une centrale à fusion opérationnelle, au moins avant très très longtemps ?
    c'est d'ailleurs le but de mon post avoir des avis faisable ou pas faisable

  17. #14
    Deedee81

    Re : Des nouvelles de la fusion ?

    Salut,

    Citation Envoyé par bastidien Voir le message
    Deedee81, je me trompe ou je sent en vous quelques doutes sur la faisabilité d'une centrale à fusion opérationnelle, au moins avant très très longtemps ?
    c'est d'ailleurs le but de mon post avoir des avis faisable ou pas faisable
    Des doutes sur la faisabilité ? Non, là, je n'ai aucun doute. C'est très certainement faisable.
    Mais je suis prudent sur le temps qu'il faudra pour y arriver.... et le coût (*)

    (*) ce point est économique et donc HS (**), mais dans tout projet il est incontournable car tout doit être amorti : les salaires, les bâtiments, les matériaux,... tant dans la recherche & développement que la maintenance après. Et donc même abondante et "inépuisable" cette énergie ne sera pas gratuite. Le risque est d'avoir une énergie tellement chère qu'on ne l'utiliserait pas. Mais ça, l'avenir nous le dira D'autant que cela dépendra du coût des autres énergies et comme j'ai cassé ma boule de cristal
    (**) Mais en tant que passionné des sciences, quel que soi son avenir, je ne peux que me réjouir d'un tel projet.
    Tout est relatif, et cela seul est absolu. (Auguste Comte)

  18. #15
    ecolami

    Re : Des nouvelles de la fusion ?

    Citation Envoyé par XK150 Voir le message
    Re,
    Pas vraiment , il y a des neutrons pour tout le monde ...
    De plus, les modules tritigènes seront situés derrière la première paroi , et sur ITER , ils seront pour la 1 ère fois en test sur des durées un peu longues ...
    C'est un des buts d'ITER que de tester les modules sans pouvoir en démontrer l'auto suffisance ... Toujours à cause des temps de marche trop courts .
    http://www-fusion-magnetique.cea.fr/...rtures/blk.htm
    Bonjour,
    L'article sur les moyens de produire du tritium gazeux a partir de lithium métal explique le Lithium 6 est utilisable. Dans la nature il est rare. J'ignore s'il faut absolument isoler cet isotope. D'un point de vue technique il n'est pas évident de recueillir le tritium issu de sels de lithium dont la désintegration laisse (orphelin!) l'ion associé (Sulfate, titanate, zirconate.... En effet les granulés ou toute autre forme initiale sont désagrégés. L'emploi de l'alliage liquide Lithium Plomb semble plus judicieux.
    Enfin l'article explique aussi que la récupération de chaleur à partir du flux intense de neutrons reste un problème à régler. je sais que la paraffine et les matières contenant beaucoup de petis atomes et surtout de l'hydrogène interfèrent davantage avec les neutrons (leur masse est voisine de celle du proton contenu dans l'hydrogène.) Les plaques de paraffines sont des blindages pour les neutrons.
    Depuis le temps qu'on étudie la fusion nucléaire avec des gros moyens je crains qu'on ne réussisse jamais a produire vraiment de l'énergie. Pourtant on trouve des solutions a certains problèmes , mais le chemin semble encore bien long..La technique par impulsion complique la récupération d'énergie qui ne peut se faire qu'en jouant sur l'inertie thermique du piège à neutron (ou de la paroi destinée a recueillir cette énergie.
    La fusion n'est possible qu'en respectant deux conditions lièes: il faut que le produit de la densité du plasma PAR la température dépasse un seuil (que je ne connais pas de mémoire)

  19. #16
    Deedee81

    Re : Des nouvelles de la fusion ?

    Salut,

    Citation Envoyé par ecolami Voir le message
    J'ignore s'il faut absolument isoler cet isotope.
    Ca c'est une question importante. On lit "partout" qu'avec la couverture de lithium on produirait le tritium et que le lithium est très abondant.... mais s'il faut utiliser le Li6, hummmmm

    Citation Envoyé par ecolami Voir le message
    La fusion n'est possible qu'en respectant deux conditions lièes: il faut que le produit de la densité du plasma PAR la température dépasse un seuil (que je ne connais pas de mémoire)
    Ca doit être ça :
    https://fr.wikipedia.org/wiki/Crit%C3%A8re_de_Lawson
    Tout est relatif, et cela seul est absolu. (Auguste Comte)

  20. #17
    XK150

    Re : Des nouvelles de la fusion ?

    Re,
    Pour en rester au lithium :
    Quand on parle de lithium pour la fusion , on tient compte de l'abondance isotopique .Le lithium est abondant dans la croûte terrestre .
    Les réserves estimées de lithium sont de 14 millions de tonnes ( en 2014 , je crois ).
    Les ressources prouvées et faciles à extraire peuvent alimenter les centrales à fusion pendant 1000 ans .
    S'ajoutent les réserves des océans ...
    Iter ne consommera que 4 kg de Li durant toute sa campagne .
    Le JET , une des rares machines à fonctionner en D-T en a consommé 4 g depuis ses débuts .
    https://www.iter.org/fr/sci/fusionfuels

    Le lithium n'est réellement pas le problème majeur .
    Dernière modification par XK150 ; 17/05/2017 à 15h24.

  21. #18
    Deedee81

    Re : Des nouvelles de la fusion ?

    Salut,

    Citation Envoyé par XK150 Voir le message
    Le lithium n'est réellement pas le problème majeur .
    D'accord. Merci Xk.
    Tout est relatif, et cela seul est absolu. (Auguste Comte)

  22. #19
    bastidien

    Re : Des nouvelles de la fusion ?

    bonsoir,
    Est que le problème majeur c'est d'avoir une enceinte fiable et, ou d'avoir un champ magnétique qui consomme autant d’énergie que la fusion peut en produire ?

  23. #20
    ecolami

    Re : Des nouvelles de la fusion ?

    Bonsoir,
    Le problème majeur est de satisfaire au critère de LAWSON de façon controlée et fiable: soit la température du plasma est en million des dégrés et la densité reste "faible" soit la température est plus basse et la densité est augmentée énormément dans une microbille de composé tritié avec une focalisation de lasers de trés grande puissance. Le système avec les micro-billes rend compliquée la récupération sporadique d'une grosse énergie.
    Un essai de tokamak en modèle réduit montre que les parois devront être en TUNGSTENE (métal le plus refractaire qui existe); La stabilisation magnétique du plasma est trés délicate. De nombreuse formes de bobinage ont été testées. D'ailleurs ce seront des électro-aimants supra-conducteurs qui seront nécessaires pour maintenir des champs super intenses. Qui dit supra conductivité dit liquide réfrigérant, ou plutôt gaz liquéfié (hélium voire moins froid s'ils emploient des supraconducteurs a température plus élevée, qui restent toujours dans les moins 200°C) les supraconducteurs ne sont pas toujours des métaux qu'on peut usiner en tant que tels. Il y a d'autres composés qui sont bien supraconducteurs mais non métalliques et trés fragiles (oxydes mixtes complexes avec des défauts spéciaux qui leur confèrent cette propriété)
    La radioactivité de la fusion nucléaire sera intense et on s'attend a ce que tous les matériaux proche du coeur soient rendus radioactifs et que leur caractéristiques physiques soient altérées.

  24. #21
    XK150

    Re : Des nouvelles de la fusion ?

    Re,
    Les problèmes majeurs sont :

    1 - Savoir piloter les plasmas pour obtenir des durées de fonctionnement stable , le record est de 6 min 30 s sur Tore Supra évidemment à très faible puissance ,
    tout étant optimisé dans ce but . On doit atteindre 400 à 500 s sur ITER , un réacteur de production devrait fonctionner en continu ...

    2 - Produire plus d'énergie que ce que l'on consomme pour chauffer le plasma : ce but n'a jamais était atteint , c'est le facteur d'amplification Q . Q = puissance produite / puissance fournie .
    Le Q record est de 0.65 sur le JET . ITER devrait obtenir un facteur Q d'environ 10 : produire 400 à 500 MW de fusion avec 40 MW de chauffage pendant 400 s .
    Pour être rentable , un éventuel réacteur de production devra avoir Q = 20 à 30 .

    3 - Trouver les " matériaux face au plasma " qui résisteront , au moins pour un temps limité : même pour ITER , en construction , les choix ne sont pas encore arrêtés aujourd'hui .
    Les flux de chaleur dépassent toutes les applications connues ; En restant sur ITER , il va tomber sur le divertor environ 10MW / m2 ; A ce flux de chaleur , le matériau est 1000°
    en moins de 1s en surface , 7 mm en dessous , le matériau sera à 200° , refroidi par eau sous pression . Ne parlons pas du réacteur de production ...
    Couplé au problème de chaleur ,on ne connaît pas la tenue des matériaux sous les flux intenses de neutrons de 14 MeV autrement que par des calculs de simulation , tout simplement parce qu'il n'existe pas de source puissante de neutrons de 14 MeV : bon , on va la construire , c'est la source IFMIF qui sera opérationnelle dans 6 , 7 ans au Japon , elle permettra de faire des tests en grandeur réelle sur des les matériaux , coût : environ 2 milliards d'Euros ...

    4 - Prouver et valider l'auto production et l'auto suffisance de la production de tritium et de l'usine de traitement associé qui va avec .

    5 - Avoir une maintenance robotisée totalement sûre : à partir du moment où l'on utilise le vrai combustible D-T , les structures deviennent plus ou moins et en partie radioactives .
    Par précaution , ITER ne sera utilisé en tritium que sur la fin de sa campagne d'essai, vers 2035 . La seule machine ayant fonctionnée jusqu'à maintenant en D-T , c'est le JET
    ( GB , Culham , près d'Oxford ) . Un bras articulé de 10m de long est capable d'atteindre tous les points de la chambre torique en portant une charge de 1 tonne à l'extrémité et de la positionner au mm près . Idem , prévu pour ITER avec le changement d'échelle de la machine : Volume de la chambre torique JET : 190 m3 , ITER : 1600 m3 .

    Il reste à extrapoler tout cela à un éventuel prototype de réacteur de production appelé DEMO !
    Dont il faudrait lancer le projet sans avoir tous les résultats ITER . ITER n'est pas seul au monde , les études continuent en coopération internationale et la Chine investit énormément dans la fusion . Mais il est clair qu'il faut des machines de plus en plus volumineuses et donc chères pour s'approcher du réacteur de production .

  25. #22
    ecolami

    Re : Des nouvelles de la fusion ?

    Bonjour,
    MERCI a XK150 pour ce point détaillé des défis a relever!

    Pour le moment il n'est toujours pas sûr que l'on réussisse un jour a produire de l'énergie via cette technique, ce ne sera pas faute d'avoir essayé et investi de sommes considérable, à la hauteur de l'enjeu.

  26. #23
    bastidien

    Re : Des nouvelles de la fusion ?

    bonsoir,
    Je suis une bille en science,si j'ai lancé ce post c'est que j'ai pensé que la fusion pourrais être une solution à nos problèmes énergétiques pour demain, et avoir une discussion apaisée sur le sujet : je réalise que je n’ai pas la niveau pour comprendre ce type de discussion
    merci pour vos réponses

  27. #24
    XK150

    Re : Des nouvelles de la fusion ?

    Re,
    Les sujets mettant en cause la radioactivité , la physique nucléaire comme ici ( par exemple , mais il y en a plein d'autres ) ne peuvent pas être simples à comprendre , ne sont pas intuitifs et ne peuvent pas être vulgarisés à l'excès sans devenir totalement incompréhensibles , c'est pourquoi vous pouvez lire tout et n'importe quoi , notamment dans la presse grand public .
    Rassurez vous , quand je vois les sujets traités en physique sur la MQ , RR , RG , je passe mon chemin ... ( Mécanique Quantique , Relativité Restreinte , Relativité Générale ) .
    Dernière modification par XK150 ; 24/05/2017 à 07h00.

  28. #25
    BLI06

    Re : Des nouvelles de la fusion ?

    Bonjour
    Bastien,vous pouvez trouver des explications "digestes"sur le site du CEA
    cea.fr
    Cdt

  29. #26
    Mickey-l.ange

    Re : Des nouvelles de la fusion ?

    Citation Envoyé par XK150 Voir le message
    3 - Trouver les " matériaux face au plasma " qui résisteront , au moins pour un temps limité : même pour ITER , en construction , les choix ne sont pas encore arrêtés aujourd'hui .
    Les flux de chaleur dépassent toutes les applications connues ; En restant sur ITER , il va tomber sur le divertor environ 10MW / m2 ; A ce flux de chaleur , le matériau est 1000° en moins de 1s en surface , 7 mm en dessous , le matériau sera à 200° , refroidi par eau sous pression .
    Bonjour,

    Quelle est la distance ente le plasma et la paroi ? Le plasma fait des millions de degrés, sur quelle distance la température tombe-t-elle à seulement 1000 ° ?

  30. #27
    XK150

    Re : Des nouvelles de la fusion ?

    Re,

    Sur ITER ( 400 MW , 400 s ) , au plan médian horizontal du tore , le petit rayon de la chambre est de 2 m , le grand rayon est de 6.2 m ,
    donc , l'axe du plasma est à environ 2.1 m de la paroi . Pour les températures :
    100 millions de degrés pour le plasma central ,
    10000 degrés pour le plasma de bord ,
    1000 degrés pour les " composants face au plasma " .

    Sur les petites machines , le gradient peut être encore plus grand , mais la puissance et l'énergie à évacuer sont beaucoup plus faibles .

  31. #28
    Mickey-l.ange

    Re : Des nouvelles de la fusion ?

    Merci pour ces précisions. Je suis toujours impressionné par l'idée que l'on puisse maintenir enfermé dans une cage un corps à 100 000 000 °...

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