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TPE sur la fusion : Réaction D-T et masse atomique du tritium!



  1. #1
    Jean-Charles

    TPE sur la fusion : Réaction D-T et masse atomique du tritium!


    ------

    Bonjours!
    Je passe en Terminal et je prépare un TPE sur la fusion... dans ma première partie sur le présentation de la fusion, j'énumère les différentes réaction et réactifs utilisé pour la fusion et je m'attarde sur la réaction deutérium-tritium (2D + 3T --> 4 He + neutron énergétique) car c'est celle qui semble la plus utilisée... mais j'ai deux questions! Pourquoi est-ce cette réaction qui est la plus utilisée? Et qu'est ce qu'un neutron énergétique? Est-ce les 17.6 MeV libèré lors de le réaction, qui sont sous la forme d'un neutron? (voir ci-dessous)
    Il semble (d'apès mes recherche) que cette réaction libère 17.6 MeV, or il faut que je recalcul cette valeur! Pour ce faire, j'ai calculer la différence de masse entre le deutérium "théorique" (addition de mp +mn ) et sa véritable masse... J'ai fait de même pour l'hélium, mais il me manque la masse atomique u du tritium pour finir se calcul! Serait-t-il possible que quelqu'un me donne cette valeur?

    -----

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  3. #2
    deep_turtle

    Re : TPE sur la fusion : Réaction D-T et masse atomique du tritium!

    Si tu vas voir ici , tu trouveras pour tous les isotopes de tous les éléments les "mass excess" (qui est en fait un défaut de masse ici mais bon...). Pour avoir la masse, tu prends A fois l'unité de masse atomique en MeV (A étant le nombre total de nucléons dans le noyau) et tu retranches ce "mass excess" (donné en MeV aussi). Je viens de faire l'exercice pour la réaction qui t'intéresse et on trouve bien le nombre que tu cherches...

  4. #3
    invite43219988

    Re : TPE sur la fusion : Réaction D-T et masse atomique du tritium!

    Pour avoir la masse, tu prends A fois l'unité de masse atomique en MeV
    Pourquoi ?
    Ne peut-il pas écrire :
    dm=Z*mp+(A-Z)*mn-m(Tritium)
    m(Tritium)=Z*mp+(A-Z)*mn-dm

    dm = défaut de masse

  5. #4
    deep_turtle

    Re : TPE sur la fusion : Réaction D-T et masse atomique du tritium!

    Alors non, il y a une subtilité de vocabulaire ici. On appelle défaut ou excès de masse la différence entre la masse du noyau et A fois celle de l'unité de masse atomique (pour mémoire, mu = M(Carbone)/12)

    Dm = A mu - M

    Ce dont tu parles toi, c'est l'énergie de liaison, l'énergie qu'il faut fournir pour dissocier le noyau en ses nucléons isolés

    El = (A-Z) mn + Z mp - M

    On peut relier les deux et écrire

    El = Dm - A mu + (A-Z) mn + Z mp

    Tu vois que ces deux définitions diffèrent d'un terme qui dépend de A et Z... Selon ce qui nous intéresse, l'une ou l'autre est plus utile. Par exemple, si on veut étudier la stabilité d'isotopes isobares (même A), il vaut mieux comparer les Dm.
    Dernière modification par deep_turtle ; 16/07/2004 à 13h48.

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    invite43219988

    Re : TPE sur la fusion : Réaction D-T et masse atomique du tritium!

    El = (A-Z) mn + Z mp - M
    Euh personnellement j'ai appris que (A-Z) mn + Z mp - M était le Défaut de masse et je suis certain de çà et que
    El=(défaut de masse).c²
    D'ailleurs El = (A-Z) mn + Z mp - M est nécessairement faux car il faut multiplier une masse par c² pour obtenir de l'énergie (E=mc²)

  8. #6
    deep_turtle

    Re : TPE sur la fusion : Réaction D-T et masse atomique du tritium!

    pour le facteur c2 qui manque, oui je ne l'ai pas mis (c'est assez standard comme convention de ne pas le mettre mais en toute rigueur tu as raison).

    Quant à la différence entre défaut de masse et énergie de liaison, il faut vraiment se méfier des abus de langage, et au moins se rendre compte qu'il y a deux quantités différentes. Quand tu cherches dans les tables des défauts de masse et qu'on te donne des énergies de liaison, ça peut t'induire en erreur de façon importante. Je dis ça parce que ça m'est arrivé récemment, je voulais montrer qu'un isotope du Cuivre pouvait se désintégrer par beta+ aussi bien que par beta-, et en comparant son énergie de liaison avec celle de ses produits potentiels, j'avais l'impression qu'une seule de ces désintégrations était énergétiquement possible. En fait, en regardant les défauts de masse (ce qu'il faut faire dans ce cas-là) ça marche et on voit que les deux cas sont possibles.

    Ceci dit, que tu aies appris que l'énergie de liaison soit la même chose que le défaut de masse est symptomatique d'un certain flou sur la question. Il faut savoir de quoi on parle et être conscient qu'il y a deux quantités qui ne donnent pas la même information physique. ce n'est pas forcément bien explicite même dans les tables...

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  10. #7
    Jean-Charles

    Thumbs up Re : TPE sur la fusion : Réaction D-T et masse atomique du tritium!

    Merci bcp...

    Et en ce qui concerne les 2 autre questions?
    C'est 17.6 MeV (moi je trouve 17.4 MeV mais bon, c'est les arrondis!) c'est bien le neutron énergétique?
    Car moi quand je calcule la différence de masse entre les "composants d'un atome" (c-a-d les nombre de proton, neutron, muliplier par leur nombre) et la masse "réel" de l'atome, et en cmovertisant cette masse en énergie, je trouve sa:

    ° La quantité 2.2 MeV est l'énergie de cohésion du deutéron, c’est-à-dire que pour que le noyau de deutérium se « sépare » en un neutron et un proton, il faudra lui fournir une énergie de 2.2 MeV.

    ° La quantité 8.0 MeV est l'énergie de cohésion du tritium, c’est-à-dire que pour que le noyau de deutérium se « sépare » en 2 neutrons et un proton, il faudra lui fournir une énergie de 8.0 MeV.

    ° La quantité 27.4 MeV est l'énergie de cohésion de l’hélium, c’est-à-dire que lorsqu’un noyau d’héluim se « forme » à partir de 2 protons et de 2 neutrons, 27.4 MeV seront libérés.

    J'en conclue que:

    27.4 MeV sont libéré par la réaction de formation de l’hélium, mais pour que la réaction puisse avoir lieu, il faut 2.2 MeV pour la séparation du deutérium et 8.0 MeV pour la séparation du tritium. Il reste donc 27.4 – (2.2 + 8.0) = 17.2 MeV

    La quantité 17.2 MeV est l’énergie libérée lors de la réaction
    2D + 3T --> 4He + neutron énergétique
    et est contenue dans le neutron énergétique.


    C'est juste ou c'est un raisonnement érroné?

    Mais ma grosse question reste : Pourquoi est-ce que dans tous les expériences qui tendent à une application (c'est a dire pour l'ITER ect...) est-ce réation avec le Deutérium-Tritium qui est choisie?

    Merci d'avance....

    NB: Pour le tritium, sa masse atomique c'est bien 3,01605u?

  11. #8
    deep_turtle

    Re : TPE sur la fusion : Réaction D-T et masse atomique du tritium!

    Si je prends les données du lien fourni plus haut, je trouve 17.589 MeV. Tu as donc en effet un petit problème d'arrondi.

    Quant au choix T+D, il me semble que c'est parce que ces noyaux ont une énergie de liaison particulièrement faible. Si tu prends des noyaux plus lourds, tu gagnes moins.
    Et l'énergie à fournir pour initier la réaction est plus faible pour des Z petits.
    Dernière modification par deep_turtle ; 16/07/2004 à 16h20.

  12. #9
    Jean-Charles

    Re : TPE sur la fusion : Réaction D-T et masse atomique du tritium!

    Merci pour cette réponse rapide!
    Je suis d'accord avec toi pour le faite que plus Z est petit, plus leur énergie de cohésion par nucléon sera faible (enfin, jusqu'a Z=56, le FER, après c'est décroissant a nouveau!).. mais pourquoi alors du deutérium et du tritium et pas plutot de l'hydrogène (NRJ de cohésion encore plus faible!)

    Surtout que comme réaction on a:

    2D + 3T --> 4He + n qui libère 17.6 MeV

    2D + 2D --> 4He + n qui libère 3.3 MeV

    2D + 2D --> 3T + p qui libère 4 MeV

    2D + 3He --> 4He + p qui libère 18.3 MeV

    Alors pourquoi ne pas prendre la dernière réaction qui libère 18.3 MeV?

    Je ne sais absolument pas pourquoi, surtout que je dois travailler sans bouquin, étant donné que je n'en ai trouvé aucun qui traite se sujet (certainement que c'est "trop nouveau"..) Si quelq'un en conné un je suis preneur!

    Merci...

  13. #10
    deep_turtle

    Re : TPE sur la fusion : Réaction D-T et masse atomique du tritium!

    Je dirais que c'est parce que le He3 est doublement chargé. La barrière coulombienne est plus élevée, c'est plus dur d'approcher les noyaux pour qu'ils réagissent entre eux. . Tu gagnerais en énergie fournie, mais tu perdrais plus en énergie à fournir. C'est une réponse "intuitive", je n'ai pas vérifié...

  14. #11
    Jean-Charles

    Re : TPE sur la fusion : Réaction D-T et masse atomique du tritium!

    Merci, je vais chercher dans cette voie! (car une intuition ne suffit pas dans un TPE lol )

  15. #12
    Jean-Charles

    Re : TPE sur la fusion : Réaction D-T et masse atomique du tritium!

    il semblerai que c'est parce que le deutérium et le tritium sont moins stable que l'hydrogène! mais y'a-t-il un moyen de le prouver ou ???

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  17. #13
    Narduccio

    Re : TPE sur la fusion : Réaction D-T et masse atomique du tritium!

    Citation Envoyé par Jean-Charles
    il semblerai que c'est parce que le deutérium et le tritium sont moins stable que l'hydrogène! mais y'a-t-il un moyen de le prouver ou ???
    Euuhh! c'est normal me semble-t-il, le deutérium et le tritium étant la forme radioactive de l'hydrogène. De plus si l'on fusionne 2 noyaux d'hydrogène cela fera un noyaux ayant 2 protons et pas de neutron. Il semblerait que la présence de neutrons soit indispensable pour stabiliser le noyau. N'ayant pas de neutrons, le noyau se désolidarise instantement en 2 atomes d'hydrogène et reprend au milieu l'énergie qu'il a besoin pour cela.
    "Une théorie n'est scientifique que si elle est réfutable". Karl Popper

  18. #14
    deep_turtle

    Re : TPE sur la fusion : Réaction D-T et masse atomique du tritium!

    Citation Envoyé par Narduccio
    le deutérium et le tritium étant la forme radioactive de l'hydrogène
    Heu... oui pour le tritium, non pour le deuterium, c'est stable (on en détecte même dans l'Univers, datant de plusieurs milliards d'années !).

  19. #15
    Jean-Charles

    Re : TPE sur la fusion : Réaction D-T et masse atomique du tritium!

    oui, pour le deutérium, c'est un atome pour 6000 atomes d'hydrogène et pour le tritium c'est un atome pour 1017 atomes d'hydrogène!
    Mais ton explication sur les faite qu'un neutron soit indispensable me semble tout a fait fondée! On "prend" donc les élements ayant un Z le plus petit possible mais possédant un ou des neutrons... donc on utilise des isotopes de l'hydrogènes! Merci!

  20. #16
    Narduccio

    Re : TPE sur la fusion : Réaction D-T et masse atomique du tritium!

    Citation Envoyé par deep_turtle
    Heu... oui pour le tritium, non pour le deuterium, c'est stable (on en détecte même dans l'Univers, datant de plusieurs milliards d'années !).
    Je vous prie de m'escuser pour cette erreur, j'ai répondu un peu vite sans vérifier et je me suis trompé. Désolé.
    "Une théorie n'est scientifique que si elle est réfutable". Karl Popper

  21. #17
    Jean-Charles

    Re : TPE sur la fusion : Réaction D-T et masse atomique du tritium!

    J'ai encor besion d'un petit coup de pouce! Dans les tokamaks (genre projet ITER) comme l'énergie des neutrons qui sortent du plasma est elle recueillie?

  22. #18
    Damon

    Re : TPE sur la fusion : Réaction D-T et masse atomique du tritium!

    Pourquoi est-ce que dans tous les expériences qui tendent à une application (c'est a dire pour l'ITER ect...) est-ce réation avec le Deutérium-Tritium qui est choisie?
    Tout simplement parce-que la réaction 2H+3H est plus facile à initier que la réaction 2H+2H.
    D'autre part la réaction donne du 4He stable.
    En outre le neutron excédentaire peut être réutilisé pour fabriquer du 3H

    Damon
    Un EeePc ça change la vie !

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  24. #19
    Jean-Charles

    Re : TPE sur la fusion : Réaction D-T et masse atomique du tritium!

    Voila merci beaucoup! Et pour la "récupération" de l'électricité dans les tokamaks?

  25. #20
    Damon

    Re : TPE sur la fusion : Réaction D-T et masse atomique du tritium!

    Salut,

    Assez classiquement, chaleur et turbines.

    Damon
    Un EeePc ça change la vie !

  26. #21
    Jean-Charles

    Re : TPE sur la fusion : Réaction D-T et masse atomique du tritium!

    Mais ce que jevoula savoir précisement, c'est comment était récuilli l'énergie du neutron énergétique! Car une fois qu'il sort du tore, comme récpéré son énergie? Désolé de n'avoir pas été asssez clair!

  27. #22
    Narduccio

    Re : TPE sur la fusion : Réaction D-T et masse atomique du tritium!

    Les neutrons énergétiques vont sortir du tore, passer dans le milieux et être ralenti dans de l'eau pour devenir des neutrons lents pouvants être captés par des matériaux neutrophages mis en place pour les piéger (uranium 238 et autres neutrophages). Pendant la phase de ralentissement, comme dans un réacteur nucléaire classique, ils echaufferont de l'eau et il suffira de passer cette eau chaude dans un échangeur de chaleur pour produire de la vapeur qui fera tourner une turbine. Une bonne partie de cette installation correspond à la partie circuit primaire et secondaire d'une centrale PWR classique. La protection de matériaux neutrophage permettra de piéger les neutrons, en fonction de sa composition, elle pourra apporter de l'énergie et servir à "brûler" les déchets nucléaires produits par les filières actuelles. Il pourra aussi éventuellement s'agir d'une barrière neutrophage basés sur de l'argent et du cadmium dont le rôle serait juste de piéger les neutrons en produisants des déchets d'activation à vie courte. Il me semble que l'usage d'uranium serait ce qu'il y a de plus efficace. Je ne suis pas sur de tout, il s'agit des souvenirs d'un article lu il y a de nombreuses années et que je n'ai pas retrouvé.
    "Une théorie n'est scientifique que si elle est réfutable". Karl Popper

  28. #23
    Jean-Charles

    Re : TPE sur la fusion : Réaction D-T et masse atomique du tritium!

    Merci, çà m'aigulle déja dans mes recherches... les "matériaux neutrophages" étant un terme qui m'est:était incinnu!

  29. #24
    Narduccio

    Re : TPE sur la fusion : Réaction D-T et masse atomique du tritium!

    Les matériaux neutrophages, sont les matériaux qui captent les neutrons. Ca peut être le carbone comme dans les UNGG ou Tchernobyl (problème, ça brûle), ca peut être du bore, de xénon, de l'argent, du cadmium, du samarium ou de l'uranium. Les matériaux fissiles captent les neutrons, mais fissionnent ensuite comme l'uranium et le plutonium. Tu as remarqué que l'uranium est neutrophage et fissile, mais en fait, U238 est neutrophage, tandis que l'U235 est fissile. Dans le cas des autres éléments souvent il ne s'agit que de l'uns des isotopes qui est neutrophage.
    "Une théorie n'est scientifique que si elle est réfutable". Karl Popper

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  31. #25
    Jean-Charles

    Re : TPE sur la fusion : Réaction D-T et masse atomique du tritium!

    Merci! Je vous tiens au courant!

  32. #26
    Jean-Charles

    Re : TPE sur la fusion : Réaction D-T et masse atomique du tritium!

    Encore une petite question... pour les tokamaks, j'ai trouvé sa: http://www-fusion-magnetique.cea.fr/...rajectoire.htm
    La problème réside dans ces phrases:
    Malheureusement, sur une simple trajectoire circulaire de ce type, la particule subit une lente dérive transverse, liée au gradient de champ magnétique et à la force centrifuge, et dont la direction dépend du signe de sa charge. Par exemple, les ions vont dériver vers le haut (comme illustré sur le schéma ci-contre) et les électrons vers le bas.
    Pourquoi la particule monte ou descend? Du fait de sa charge... Mais pourquoi?

    La particule passe alors la moitié de son temps la tête en haut, où la dérive verticale, que l'on suppose vers le haut par exemple comme sur l'exemple ci-dessous, l'éloigne de la surface magnétique, et l'autre moitié la tête en bas, où la dérive verticale la rapproche de la surface magnétique. L'effet de dérive est alors en moyenne compensé.
    La tête en haut? La tête en bas? Là je ne suis plus! Pourquoi l'orientation de la particule joue en rôle?

    Surtout qu'après ils disent que c'est la ligne de champs qui est en hélice....

    Merci d'avance!

  33. #27
    Jean-Charles

    Re : TPE sur la fusion : Réaction D-T et masse atomique du tritium!

    UP?! Quelqu'un pourrait-il m'aider a eclairsir ce point?

  34. #28
    .:Spip:.

    Re : TPE sur la fusion : Réaction D-T et masse atomique du tritium!

    http://forums.futura-sciences.com/sh...ad.php?t=11868

    A ce moment la, tu choisi quel theme Jean charles ????
    Soyez libre, utilisez Linux.

  35. #29
    Jean-Charles

    Re : TPE sur la fusion : Réaction D-T et masse atomique du tritium!

    Si j'qi bien compris, tu m'a mit ce lien pour me dire que je suis hors sujet non? Dans "mon" lycee on ne doit pas suivre ces themes...
    Si ton problème à une solution, rien ne sert de s'affoler, sinon, s'affoler ne sert à rien!

  36. #30
    invite43219988

    Re : TPE sur la fusion : Réaction D-T et masse atomique du tritium!

    Si dans ton lycée tu dois suivre ces thèmes, mais le truc c'est que tu peux choisir n'importe quel sujet, tu pourras toujours le classer dans un des thèmes proposés (sauf s'il ne contient ni physique, ni math, ni chimie, ni SI, ni SVT mais bon faudrait peut-être pas abuser)
    Au fait pourquoi tu fais ton TPE pendant les grandes vacances ???

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