Tokamaks et supraconducteurs

[invite5c87c54c]

Bonjour, je suis étudiant en prépa scientifique à l'ISEP et notre TIPE (travail d'investissement personnel encadré) porte sur la supraconductivité. Nous comptons consacrer une partie de celui-ci aux applications de la supraconductivité et le tokamak en fait partie. Après m'être déjà bien renseigné, j'ai encore une question en tête que j'aimerais éclaircir. En effet, si j'en connais les grands traits, ce serait une explication plus précise qu'il me faudrait.
En quoi est-il indispensable d'utiliser des supraconducteurs dans la fabrication des tokamak ? Comment ceux-ci sont-ils réalisés sachant qu'ils doivent en général refroidis à de très basses températures alors que le tokamak produit de grandes quantités de chaleur...

Merci d'avance.
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[invited9d78a37]

bonjour
on confine le plasma grâce à une champ magnétique très intense. Pourle projet ITER, on prévoit un champ de 5,3 Tesla. Donc afin d'économiser le plus d'énergie, on essaye d'avoir des aimants ayant de faible résistance: les supraconducteurs.
Pour la température c'est clair, il faut payer l'économie de puissance des supraconducteur par un système de refroidissement couteux (bon au final on s'y retrouve).
voila un document sur la cryogénie:
http://www.in2p3.fr/actions/formatio...Supra%2007.pdf

[invite5c87c54c]

Merci pour cette réponse. Je me demandais si l'utilisation des supraconducteurs n'avait pas aussi un rapport avec leur propriété particulière sur les champs magnétiques... ou s'il n'y avait effectivement que la résistivité nulle qui entre en jeu.

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Pour créer le champ le long du tore les conducteurs n'ont pas besoin d'être en contact avec les parois du tore, qui devront absorber la chaleur utile. Ces conducteurs peuvent être plus loin (un tore qui enveloppe le tore). Le prix à payer est créer du champ dans une partie inutile, ce qui coûte cher.
Savez-vous que les spécialistes de la question répètent que la génération par fusion contrôlée c'est pour dans 20 ans. Ils doivent en être convaincus, car ils le répètent depuis plus de 50 ans.
Au revoir.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite084c752c]

Ca fait 50 ans qu'ils repetent que c'est pour dans 20 ans? On est mal barre la...

[invited9d78a37]

Bonjour.

Savez-vous que les spécialistes de la question répètent que la génération par fusion contrôlée c'est pour dans 20 ans. Ils doivent en être convaincus, car ils le répètent depuis plus de 50 ans.
Au revoir.

enfin il y a un peu de provocation dans tout ca! Le premier tokamak date de 1968, donc déjà on gratte une petite décennie.
enfin au vue des efforts et progrès actuels (projte ITER, MEGAJOULES), il n'y a rien de comparable avec ce qui se faisait, il y a 20 ans.
les experts prédisent d'ailleurs que la fusion sera controlé dans 50 ans.

[invite6dffde4c]

enfin il y a un peu de provocation dans tout ca! Le premier tokamak date de 1968, donc déjà on gratte une petite décennie.
enfin au vue des efforts et progrès actuels (projte ITER, MEGAJOULES), il n'y a rien de comparable avec ce qui se faisait, il y a 20 ans.
les experts prédisent d'ailleurs que la fusion sera controlé dans 50 ans.

Re.
Les tentatives pour faire de la fusion contrôlée n'ont pas commencée avec le Tokamak. Elles ont commencée bien avant. C'était la "bombe Z" des anglais, qui avait été présentée comme une invention extraordinaire et que s'est dégonflée comme un ballon de baudruche et dont vous n'avez jamais entendu parler.
A+

[invited9d78a37]

Re.
Les tentatives pour faire de la fusion contrôlée n'ont pas commencée avec le Tokamak. Elles ont commencée bien avant. C'était la "bombe Z" des anglais, qui avait été présentée comme une invention extraordinaire et que s'est dégonflée comme un ballon de baudruche et dont vous n'avez jamais entendu parler.
A+

je suis d'accord que la recherche sur la fusion n'a pas commencé avec celle du tokamak mais je croyais qu'on parlait de ca justement. Petite confusion.

Après quelques recherches j'ai trouvé cette fameuse bombe Z, c'est celle de Thompson et Blackman?apparement elle était largement surdimensionnée.

enfin, tous les spécialistes de l'époque n'étaient pas aussi confiant sur la faisabilité dans les 50 ans à venir ; le physicien E. Teller, un des pères de la bombe H, disait dans les années 60: "je pense que la fusion contrôlée peut être réalisée, mais je ne crois pas qu'elle aura au cours de ce siècle une importance concrète"

ce que je tenais à montrer c'est que le developpement des sciences et technologies dans ce domaine ont largement progressés:
_une meilleur connaissance des matériaux
_développement de la MHD et de l'étude des turbulences
-avancées sur les supraconducteurs et la cryogénie..etc

au vue des améliorations et performances du Tokamak depuis 1968, on arrive vraiment à la limite de l'ignition.

donc on est dans une position tout à fait exceptionnelle et le projet ITER va dans ce sens.

Je pense qu'on sera fixé dans les décennies à venir, si la fusion est viable.
De la à pronostiquer la faisabilité de la fusion industrielle, je suis d'accord que ca porte à discution et il faut avouer que présumer des avancées scientifiques dans 50 ans, c'est assez délicat.

[invite3e5ede0a]

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En quoi est-il indispensable d'utiliser des supraconducteurs dans la fabrication des tokamak ?

La (quasi) suppression de la résistance électrique a pour principal avantage la suppression des pertes par effets Joules. En conséquence, à puissance fournie égale, le rendement est bien meilleur ! De plus, c'est une sacré économie sur la facture d'électricité au final

Je n'ai plus les chiffres en tête, mais la consommation électrique des bobines du tokamak JET incroyablement plus élevée que la consommation électrique des bobines du Tokamak supraconducteur Tore Supra. Pourtant, le champ magnétique de ce dernier est plus intense. On doit pouvoir trouver les chiffres sur internet.

Comment ceux-ci sont-ils réalisés sachant qu'ils doivent en général refroidis à de très basses températures alors que le tokamak produit de grandes quantités de chaleur...

C'est toute la difficulté de la chose, et tout le savoir-faire des ingénieurs et techniciens cryo !

Comme cela a été expliqué plus haut, les bobines ne sont pas directement en contact avec les parois de la chambre de combustion. Toutefois, sachant que les bobines sont refroidies à quelques Kelvin (1.8K dans le cas de Tore Supra), et que la température dans la chambre est entre plasmas de 200°C, cela fait déjà un beau gradient de température à isoler ! (En fait, tous les composants de la chambre sont activement refroidis).


vous trouverez pas mal d'infos sur Tore Supra là : http://www-fusion-magnetique.cea.fr

[invite29a482b9]

le plasma à 200°C ? c'est pas beaucoup ça... moi je dirais plutot une centaine de millions...

[invite6dffde4c]

le plasma à 200°C ? c'est pas beaucoup ça... moi je dirais plutot une centaine de millions...

Bonjour.
Vous avez mal lu. Hash a dit: "la température dans la chambre est entre plasmas de 200°C,".
Au revoir.

[invite29a482b9]

Bonjour

bin en fait, j'ai du mal à comprendre cette phrase...

[invite118c6414]

ou s'il n'y avait effectivement que la résistivité nulle qui entre en jeu.

Dites moi si je me trompe, mais on ne peut pas dire que la supracondivité implique une résistivité nulle. En effet . Si quand reste fini. Or proportionnel a . Donc => champ stationnaire. Or, c'est en contradiction avec l'effet Meissner où les lignes de champ sont expulsées.

Un supraconducteur est un diamagnétique parfait plutôt, non?

(J'ai exam bientôt en physique des matériaux alors je voulais voir si j'ai bien compris)

Follium

[invite29a482b9]

tiens, regarde là :

http://fr.wikipedia.org/wiki/Supraconductivit%C3%A9

je pense que c'est plutôt bien expliqué (avec effet meisner et tout).

et pour tore supra, le principal intérêt est d'avoir des décharges longues, de l'ordre de plusieurs minutes, et ce type de décharges n'est possible qu'avec des bobines pouvant produire un champ magnétique fort pendant longtemps, d'où les bobines supra.

et pour le gradient de température, les bobines ne sont pas en contact avec la paroi, donc moins de problème... mais bon, ça reste un gros défi.

[invite6dffde4c]

Dites moi si je me trompe, mais on ne peut pas dire que la supracondivité implique une résistivité nulle. En effet . Si quand reste fini. Or proportionnel a . Donc => champ stationnaire. Or, c'est en contradiction avec l'effet Meissner où les lignes de champ sont expulsées.

Un supraconducteur est un diamagnétique parfait plutôt, non?

Bonjour.
Oui, supraconductivité veut dire résistivité nulle.
Les champs sont expulsés et c'est en créant des courants qui créent des champs opposées à ces champs que les champs sont expulsés.
Et pendant l'expulsion dB/dt n'est pas nul.
Au revoir.

[invite3e5ede0a]

Bonjour

Bonjour

bin en fait, j'ai du mal à comprendre cette phrase...

Il s'agit de la température dans la chambre lorsqu'il n'y a pas de plasma. Le coeur du plasma peut monter, selon les machines, aux dizaines de millions de degrés. Toutefois, la température décrois très vite à mesure que l'on s'éloigne du coeur du plasma, vers les parois de la machine. Au final, la température des parois n'est "que" de plusieurs centaines de degrés (en dehors de point très chaud plus localisés). Ce qui est déjà pas mal, car les matériaux doivent supporter ces contraintes.

[invite29a482b9]

ok, en fait, c'était juste la formulation que je ne comprennais pas bien, maintenant oui

pour le fond du sujet, vu que c'est mon boulot, je comprennais . D'ailleurs, à ce sujet, la température au centre des machines est de 100 millions de degrés (du moins sur la plus grosse en fonctionnement).