Deux questions sur la fusion nucléaire

[inviteb14aa229]

Bonjour,

J'aurais deux questions, sans doute naïves, concernant la fusion nucléaire.

1) On considère, en chimie, que si une réaction est par exemple exothermique, la réaction inverse est endothermique, et vice versa.
La fusion nucléaire n'est certes pas une réaction chimique, mais je m'étonne quand même que si la fission nucléaire est libératrice d'énergie, la fusion nucléaire, en apparence processus inverse, le soit aussi.

2) Dans un tokamak, le plasma atteint des températures de plusieurs millions de degrés. Même si le plasma, confiné dans un champ magnétique, ne touche pas directement les parois, il irradie néanmoins une chaleur colossale qui, selon mon bon sens premier, même à distance devrait faire fondre immédiatement tout ce qui se trouve à proximité. Donc comment se fait-il que les parois du tore supportent la proximité de températures pareilles ?

Merci à tous ceux qui voudront bien m'éclairer.

Paminode
-----

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Touts les fusions ne sont pas exothermiques et toutes les fission non plus.
L'énergie par nucléide passe par un minimum autour du fer (51).
Donc la fusion de noyaux dont la masse est inférieure à la moitie du fer (en gros) est exothermique et la fission de noyaux dont la masse est plus grande que deux fois le fer (en gros) est exothermique.

Pour la 2, le rayonnement est grand, mais il dure peu. Et de toute façon il faut refroidir. Lissez le dernier numéro de "Pour la Science" il y une section dédié à la fusion et à ses possibilités.
Au revoir.

[curieuxdenature]

Bonjour,

J'aurais deux questions, sans doute naïves, concernant la fusion nucléaire.

1) On considère, en chimie, que si une réaction est par exemple exothermique, la réaction inverse est endothermique, et vice versa.
La fusion nucléaire n'est certes pas une réaction chimique, mais je m'étonne quand même que si la fission nucléaire est libératrice d'énergie, la fusion nucléaire, en apparence processus inverse, le soit aussi.

2) Dans un tokamak, le plasma atteint des températures de plusieurs millions de degrés. Même si le plasma, confiné dans un champ magnétique, ne touche pas directement les parois, il irradie néanmoins une chaleur colossale qui, selon mon bon sens premier, même à distance devrait faire fondre immédiatement tout ce qui se trouve à proximité. Donc comment se fait-il que les parois du tore supportent la proximité de températures pareilles ?

Merci à tous ceux qui voudront bien m'éclairer.

Paminode

Bonjour paminode

1- la fusion et la fission peuvent être tout à fait endothermique. Comme dans les réactions chimiques d'ailleurs, il n'y a pas de différence fondamentale au principe de conservation de l'énergie dans les deux cas.
La fusion des éléments de masse atomique supérieure à celle du Fer demande de l'énergie, exactement comme la liaison du Carbone avec le Calcium pour former du carbure est une réaction si gourmande en énergie qu'on se servait des hauts fourneaux pour profiter du gaspillage énorme qui s'y fait.
A l'inverse, la fission des éléments inférieurs au Fer nécessite au moins l'énergie qui a servie à les fusionner.

2- c'est tout le problème du confinement du plasma, avec des champs magnétiques on peut centrer celui-ci avec plus ou moins de bonheur mais sans parvenir aux pertes zéro. Technologiquement c'est pratiquement impossible, c'est ce qui explique que les résultats trainent en longueur et que seuls un ensemble de pays pourrait aligner les pésétas nécessaires à solutionner l'affaire.

[inviteb14aa229]

Merci à tous deux pour vos réponses.

Paminode

[A voir en vidéo sur Futura]

[inviteb14aa229]

Je me permets tout de même de reposer une question.
Supposons une plaque de métal, approchons une source de chaleur d'une température de plusieurs millions de degrés d'un côté alors que l'on refroidit de l'autre.
Comment cela se passe-t-il dans l'épaisseur de la plaque ? N'y a-t-il pas une différence gigantesque de dilatation des deux côtés de la même plaque ? Cela n'engendre-t-il pas des forces de tension énormes au sein du métal ? La plaque ne se brise-t-elle pas aussitôt ?
D'autre part, même si le métal est très conducteur de chaleur, la conduction d'une très grande quantité de chaleur a-t-elle le temps de se faire à travers la plaque du côté chaud vers le côté froid avant que le côté chaud fonde ?

[invite6dffde4c]

Re.
Vous ne pouvez pas "approcher" une source de chaleur de cette valeur. Tout va fondre et s'évaporer avant que vous l'approchiez.
La décharge de Tokamak chauffe tout le monde mais tout est une question de temps. Si vous mettez la main devant un flash, vous sentirez la chaleur mais vous ne vous brûlerez pas, car, malgré la température de 5500 K et la puissance rayonnée (quelques 40 kW), la décharge ne dure pas assez longtemps.
Vous ne pouvez pas raisonner comme si les choses duraient éternellement. Calculez la puissance émisse, multipliez-la par la durée et vous aurez l'énergie par décharge. Regardez à quelle température cette énergie est capable de faire monter un couche de la surface interne du tore.

Les ingénieurs sont passés par là avant vous.

A+

[inviteb14aa229]

Je reformule autrement ma question.
L'élévation de température du plasma à des millions de degrés provoque l'apparition d'une quantité phénoménale de chaleur à l'intérieur du tore.
J'avoue ne pas saisir comment cette quantité de chaleur a le temps d'être évacuée par conduction thermique à travers la paroi avant que la face interne du tore commence à fondre et avant que la différence de dilatation entre les deux faces de la paroi conduise à des déformations et même des brisures dans le métal.

Edit : nos messages se sont croisés.

[inviteb14aa229]

Vous ne pouvez pas "approcher" une source de chaleur de cette valeur. Tout va fondre et s'évaporer avant que vous l'approchiez.
La décharge de Tokamak chauffe tout le monde mais tout est une question de temps. Si vous mettez la main devant un flash, vous sentirez la chaleur mais vous ne vous brûlerez pas, car, malgré la température de 5500 K et la puissance rayonnée (quelques 40 kW), la décharge ne dure pas assez longtemps.
Vous ne pouvez pas raisonner comme si les choses duraient éternellement. Calculez la puissance émisse, multipliez-la par la durée et vous aurez l'énergie par décharge. Regardez à quelle température cette énergie est capable de faire monter un couche de la surface interne du tore.

Bonjour,

Merci pour la réponse. Nos messages se sont croisés. Il s'agit donc d'une question de durée.