Fusion Helium 3-Deuterium

[ordage]

Bonjour
Dans le cadre des développements pour la fusion nucléaire cette réaction (He3+D) est étudiée: par exemple: projet Helion
Ses avantages sont que les éléments à manipuler (He3 et D) ne sont pas radioactifs est qu'elle n'émet pas de neutrons, ce qui évite les blindages lourds pour s'en protéger.
L'énergie utilisable cinétique est transmise à des protons (18,3 MeV) qui peuvent être confinés. L'extraction d'énergie utile se ferait par un procédé électromagnétique évitant un passage par le thermique. Dans une perspective plus lointaine ce pourrait être une alternative intéressante.

Un inconvenient est que la température du plasma devrait être 4 fois plus élevée, que pour la réaction D + T, ce qui semble problématique actuellement.

Sur la société Helion, il y a des critiques de "fuite en avant" sur la manière de gérer le projet : Ils passeraient à une étape sans avoir maitrisé l'étape précédente, sous la pression des capitaux-risqueurs (une première tranche de 500 millions $ allouée une de 1.3 milliard $ escomptée). Certains évoquent même une "arnaque" (précédent célèbre Theranaos).

Merci pour des informations sur le sujet.
Cordialement
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[Gilgamesh]

Il y a un truc que je ne comprends pas, quand même.

Considérant que la section efficace D-D est d’un ordre de grandeur plus élevée que celle de D+He-3 au pic de réactivité (vers 2 GK), je ne vois pas bien comment on gère cela. La réaction D-D va dominer et produire, dans la moitié des cas, un neutron et, dans l’autre moitié, du tritium, qui pourra à son tour réagir avec une section efficace comparable à celle de D+He-3 pour produire également un neutron.

(50%) D + D ⟶ ³He + n (2,45 MeV)
(50%) D + D ⟶ T + p

puis

D + T ⟶ ⁴He + n (14,1 MeV)

[XK150]

@Gilgamesh :

Vous avez parfaitement raison . Pour gérer ce problème , il suffit de ne pas en parler , ou alors si vous insistez vraiment , on vous dira que les neutrons de 2.45 MeV sont de " faible énergie " ou encore
que pour voir des neutrons de 14 MeV , il faut d'abord produire T , puis D +T , ce qui fait le produit de 2 sections efficaces .

De toute façon , avant qu' Hélion ne doive se justifier , il s'écoulera de nombreuses décennies ...

Pour le reste de ce qui n'est que mon avis , voir ici ( pour le plus récent ) : https://forums.futura-sciences.com/a...rs-2030-a.html

Je ne commente plus la " commercial fusion " ( environ 50 sociétés aux US ) , mais la dernière en date vaut son pesant d'or : l'association de TAE Technologies avec la holding Trump Media !!!

[ordage]

Il y a un truc que je ne comprends pas, quand même.

Considérant que la section efficace D-D est d’un ordre de grandeur plus élevée que celle de D+He-3 au pic de réactivité (vers 2 GK), je ne vois pas bien comment on gère cela. La réaction D-D va dominer et produire, dans la moitié des cas, un neutron et, dans l’autre moitié, du tritium, qui pourra à son tour réagir avec une section efficace comparable à celle de D+He-3 pour produire également un neutron.

(50%) D + D ⟶ ³He + n (2,45 MeV)
(50%) D + D ⟶ T + p

puis

D + T ⟶ ⁴He + n (14,1 MeV)

Bonjour

Sur le diagramme cité, la section efficace de la réaction He3+D est plus grande que la réaction D+D, vers 50KeV (500 millions °K).
Il y a un autre diagramme qui représente la "réactivité" en fonction de la température qui va plus dans le sens de ton commentaire pour les températures de 10kev-15KeV avec un croisement des courbes vers 50KeV.
Je suppose qu'ils sont liés ? Y en a t-il un de plus significatif?



La réaction He3+D ne génère pas de neutron, mais des réactions D+D peuvent se produire voire He3+He3 et plus.
Les auteurs prétendent que l'émission de neutrons (de qq MeV) par ces réactions secondaires n'excède pas 5%.
La machine étudiée par Helion, utilise des effets magnéto-inertiels, quelque chose de pulsé, différent des Tokamaks, ce qui est moins connu.
Cordialement

[A voir en vidéo sur Futura]

[Gilgamesh]

Arf, déjà c'est moi qui ai lu l'inverse de ce que le graphique exprime mein gott... La section efficace σ[D-He3] est bien supérieure à σ[D-D] à 2 GK (200 keV), d'un ordre de grandeur. Du coup pas de production Tritium et donc pas non plus de pollution avec D+T. A cette température ça va.

Bon par contre si on dit que dans Hélion la température du plasma est à 4 fois celle nécessaire pour D-T, qui est de 150 MK, on est à 600 MK, soit 60 keV. Et là pour le coup, si je prend un graphique qui détaille ce qui se passe à cette température, σ[D-D] > σ[D-He3] ma remarque initiale s'applique. Ok, y'a pas un ordre de grandeur, mais plutôt un facteur 2, mais y'a aussi D-T au dessus avec un σ[D-T] vingt fois plus grand. A la moindre production de Tritium, ils vont tous produire des neutron de haute énergie.

Donc 5% de réaction parasite, je demande à piger.

Bon par contre à 60 keV, pour He3-He3 y'a rien du tout. De toute façon, elle ne produit que de l'He4 et des proton, c'est pas gênant, il me semble.

[ordage]

Bonjour
On trouve beaucoup de diagrammes avec des indicateurs différents dont la définition et l'importance ne sont pas toujours claire. Je n'ai trouvé de définition claire de la réactivité qui s'exprime en mètres cubes par seconde (un flux de réaction ?) La section efficace en fonction de la température, au moins, on sait ce que cela représente.
Concernant le taux de neutrons, est-ce que l"hélium 3 qui est réputé "neutrophage" contribue sensiblement à réduire leur nombre.

Je suppute que les chiffres annoncés sont "théoriques" et non issus d'expériences.
Autre point la machine développée par Helion pour microsoft (2028 annoncé?) est de faible puissance 50 MW.
Cette solution est peut -être valable pour de petites machines?
Expérience a suivre avec circonspection
Cordialement

[WizardOfLinn]

La puissance volumique de fusion s'exprime simplement en fonction de <σv> et de la concentration des réactifs, cette quantité a bien une importance pratique :
Voir ici :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Crit%C3%A8re_de_Lawson

[ordage]

La puissance volumique de fusion s'exprime simplement en fonction de <σv> et de la concentration des réactifs, cette quantité a bien une importance pratique :
Voir ici :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Crit%C3%A8re_de_Lawson

Bonjour
Merci pour l'explication et la référence.
As tu une opinion sur la confiance qu'on peut accorder à Hélion pour leur procédé et avancement des travaux (en particulier de proposer un produit opérationnel générant 50Mw en 2028) , ce qui, à supposer que cela marche, parait bien court...
Cordialement

[WizardOfLinn]

Dans ce cas précis, je ne sais pas, je n'ai pas les chiffres sous la main, mais pour évaluer l'état d'avancement d'un système de fusion, en première approche, on essaye de se procurer des résultats expérimentaux pour voir comme ça se positionne par rapport au critère de Lawson. Il faut la température mais aussi la densité et le temps de confinement. Après, c'est une simple multiplication.
Mais assez souvent, ces sociétés essayent d'impressionner le chaland en ne communiquant que sur la température (100 millions de degrés !), alors qu'on se fiche d'atteindre même des milliards de degrés si les réactions n'ont pas le temps de se produire avant que le plasma se disperse.
Pour démontrer la pertinence de leur système, ils pourraient quand même commencer par essayer de fusionner D-T, moins difficile.
Et donc je doute un peu qu'on voit quelque chose en 2028...

Accessoirement, même si ça marche, on aurait du mal à alimenter une telle filière de réacteurs à échelle industrielle avec un combustible qui n'existe quasiment pas sur Terre (l'hélium-3).

[WizardOfLinn]

(suite)
Je suis un peu fainéant pour aller chercher les chiffres moi-même, et puis je n'ai pas que ça à faire, alors j'ai posé la question à Grok :
"Quelle est la meilleure valeur du critère de Lawson obtenue expérimentalement par Helion Energy sur son prototype de réacteur à fusion nucléaire ?"

Réponse :
Selon les résultats expérimentaux publiés sur le prototype Trenta d'Helion Energy (leur sixième génération, testé en 2021), les paramètres atteints incluent une densité ionique allant jusqu'à 3 × 10^{22} ions/m³, un temps de confinement jusqu'à 0,5 ms et une température ionique dépassant 8 keV (avec une température totale de plasma confirmée à 9 keV, équivalente à plus de 100 millions de degrés Celsius).
Le critère de Lawson, souvent exprimé sous forme du produit triple n τ T (où n est la densité, τ le temps de confinement et T la température en keV), peut être calculé à partir de ces valeurs maximales comme suit :
n = 3 × 10^{22} m^{-3}
τ = 5 × 10^{-4} s
T = 8 keV
Ainsi, n τ T ≈ 1,2 × 10^{20} keV·s/m³.
Notez que ces paramètres sont des valeurs "jusqu'à" et pourraient ne pas être atteints simultanément, mais cela représente la meilleure estimation basée sur les données expérimentales disponibles pour Trenta, qui surpasse les prototypes antérieurs comme Venti (environ 6,4 × 10^{18} à 10^{19} keV·s/m³ selon les sources). Pour Polaris (septième prototype, opérationnel depuis 2025), aucune valeur spécifique n'a été publiée à ce jour.


Bon, il leur manque au moins un facteur 1000 pour brûler D-He3, et puis ils ne sont pas à la bonne température, mais pour D-T, l'ordre de grandeur ne serait pas ridicule, sous réserve, comme le précise bien Grok, que ces valeurs soient atteintes dans la même expérience (et que ces chiffres ne soient pas des hallucinations de Grok)

[Garion]

Accessoirement, même si ça marche, on aurait du mal à alimenter une telle filière de réacteurs à échelle industrielle avec un combustible qui n'existe quasiment pas sur Terre (l'hélium-3).

C'est justement la rupture technologique qu'ils espèrent faire, c'est à dire que la réaction va générer son propre hélium-3 à partir de D-D.

[ordage]

(suite)
Je suis un peu fainéant pour aller chercher les chiffres moi-même, et puis je n'ai pas que ça à faire, alors j'ai posé la question à Grok :
"Quelle est la meilleure valeur du critère de Lawson obtenue expérimentalement par Helion Energy sur son prototype de réacteur à fusion nucléaire ?"

Réponse :
Selon les résultats expérimentaux publiés sur le prototype Trenta d'Helion Energy (leur sixième génération, testé en 2021), les paramètres atteints incluent une densité ionique allant jusqu'à 3 × 10^{22} ions/m³, un temps de confinement jusqu'à 0,5 ms et une température ionique dépassant 8 keV (avec une température totale de plasma confirmée à 9 keV, équivalente à plus de 100 millions de degrés Celsius).
Le critère de Lawson, souvent exprimé sous forme du produit triple n τ T (où n est la densité, τ le temps de confinement et T la température en keV), peut être calculé à partir de ces valeurs maximales comme suit :
n = 3 × 10^{22} m^{-3}
τ = 5 × 10^{-4} s
T = 8 keV
Ainsi, n τ T ≈ 1,2 × 10^{20} keV·s/m³.
Notez que ces paramètres sont des valeurs "jusqu'à" et pourraient ne pas être atteints simultanément, mais cela représente la meilleure estimation basée sur les données expérimentales disponibles pour Trenta, qui surpasse les prototypes antérieurs comme Venti (environ 6,4 × 10^{18} à 10^{19} keV·s/m³ selon les sources). Pour Polaris (septième prototype, opérationnel depuis 2025), aucune valeur spécifique n'a été publiée à ce jour.


Bon, il leur manque au moins un facteur 1000 pour brûler D-He3, et puis ils ne sont pas à la bonne température, mais pour D-T, l'ordre de grandeur ne serait pas ridicule, sous réserve, comme le précise bien Grok, que ces valeurs soient atteintes dans la même expérience (et que ces chiffres ne soient pas des hallucinations de Grok)

Bonjour
Merci pour toutes ces précisions très claires.
Cordialement