réacteur à fusion Crédit illustration : futurism.com
Article source : futurism.com/ -publié le le 2 décembre 2018 par : Jon Christian
Traduction
Une approche prometteuse en matière d’énergie nucléaire est un type de réacteur appelé tokamak, qui utilise des champs magnétiques puissants pour piéger le plasma surchauffé dans un tore en forme de bagel.
Un des obstacles à la viabilité des réacteurs tokamak réside dans le fait que le plasma devient extrêmement chaud, atteignant des températures pouvant atteindre 100 millions de degrés Celsius – aussi chaudes que le soleil. Mais selon Reuters, des chercheurs britanniques affirment avoir enfin trouvé le moyen de ventiler cette chaleur en toute sécurité.
Mur Sacrificiel
Le nouveau système d’échappement, mis au point par des scientifiques de l’autorité britannique de l’énergie atomique (Atomic Energy Authority), dirige le plasma vers un trajet plus long à travers le tokamak afin de le refroidir.
Ensuite, le plasma plus froid entrera en contact avec un «mur sacrificiel» – le rapport de l’ agence Reuters n’indique pas de quoi il est fait – est conçu pour être remplacé toutes les quelques années à mesure que le plasma tombe en panne.
Vision 2025 :
Les chercheurs espèrent que le nouveau système d’échappement sera utilisé dans un réacteur expérimental en France appelé ITER. L’équipe internationale travaillant sur ITER, dont la mise en service est prévue pour 2025, espère qu’il s’agira du premier réacteur de l’histoire à produire de l’énergie nette – ce qui constituerait un pas en avant significatif vers des centrales de fusion fonctionnelles.
« Nous sommes ici pour commercialiser l’énergie de fusion« , a déclaré Ian Chapman, directeur exécutif de la Atomic Energy Authority, à Reuters .«Je veux dire, la fusion offre cet énorme potentiel. Il n’y a pas de déchets radioactifs à vie longue, il y a effectivement un combustible inépuisable, il n’y a pas d’émission de carbone. Cela semble parfait, mais c’est vraiment difficile à faire. «
Source article et image Futurism
Références:
Reuters
AEA (Atomic Energy Authority)
Mise à jour investigations ufoetscience, le : 04/12/2018 à 13h25.
Fusion nucléaire : le CEA et le Japon préparent l’après-Iter
La construction d’Iter n’est pas encore terminée mais l’urgence de remplacer les énergies fossiles par des sources d’énergie concentrées est telle que son successeur, Demo, est déjà à l’étude. Le CEA et le Japon travaillent ensemble sur ce vrai prototype de réacteur industriel pour la production d’électricité. Éléments clés, les puissants aimants posent des contraintes énormes. Après des essais réussis, ils sont partis au Japon.
L’ Agence internationale de l’énergie atomique (AIEA), une organisation internationale sous l’égide de l’ONU, comme le Giec, a rappelé l’année dernière que la Chine est en train de développer la production d’énergie nucléaire à un rythme record malgré ses efforts eux aussi considérables pour développer l’énergie solaire. Cela ne surprendra pas ceux qui savent, comme l’a expliqué notamment le regretté physicien et mathématicien David Mackay sur TEDx et dans un livre grand public en accès libre (L’énergie durable — Pas que du vent !), que l’humanité ne pourra pas relever les défis du XXIe siècle sans une combinaison des énergies renouvelables et nucléaires.
Les réacteurs à fission ont des limites et l’idéal serait sans aucun doute de les remplacer dans la seconde moitié de ce siècle par des réacteurs à fusion contrôlée. La Chine, la Corée du Sud, les États-Unis, l’Inde, le Japon, la Russie et l’Union européenne en sont conscients et c’est pourquoi ces pays ont lancé il y a dix ans le programme Iter (acronyme de l’anglais International Thermonuclear Experimental Reactor, ce qui signifie Réacteur thermonucléaire expérimental international). Rappelons qu’il ne s’agit pas de réaliser un prototype de réacteur industriel pour la production d’électricité, mais de donner une preuve de principe qu’un tel réacteur est possible. Ce rôle opérationnel sera celui de Demo (de l’anglais DEMOnstration Power Plant), la machine qui devra succéder à Iter.
Contrairement à Iter, Demo devra fabriquer une partie de son carburant thermonucléaire comme sous-produit de son fonctionnement. En l’occurrence, il s’agit d’un isotope de l’hydrogène, le tritium radioactif, dont il n’existe pas de sources naturelles sur Terre. La fusion sera effectuée entre ce tritium et le deutérium (extrait de l’eau de mer). Le flux des neutrons engendré devrait à son tour produire des noyaux de tritium, par exemple à partir d’une couverture en lithium de l’intérieur du réacteur de Demo.
Or, le temps presse, car comme l’expliquent depuis quelque temps Jean-Marc Jancovici en France ainsi que le climatologue James Hansen et Michael Shellenberger aux États-Unis, il nous faut diminuer fortement au plus vite l’usage des énergies fossiles pour limiter les conséquences dramatiques du réchauffement climatique. Changer de mode de consommation ne suffira pas sans l’énergie nucléaire, qu’elle soit basée sur la fission dans un premier temps puis sur la fusion. C’est pourquoi on travaille déjà sur Demo dans le cadre de ce qui a été appelé l’« approche élargie » d’Iter.
Le CEA est depuis longtemps impliqué dans cette voie. Dans le projet Iter, il l’est par exemple avec le tokamak doté d’aimants supraconducteurs Tore Supra réalisé et opéré à Cadarache par l’Institut de Recherche sur la, CEA-IRFM. Cet instrument permet la poursuite du projetWest, dont Futura avait déjà parlé il y a quelques années.
À la base de l’accord de l’« approche élargie » d’Iter signé en 2007 entre l’Europe et le Japon il y a eu la négociation finale entre les partenaires du projet sur le lieu de la construction d’Iter. Le Japon a accepté qu’il soit construit en France en échange d’une aide de l’Europe pour préparer Demo.
La recherche sur la fusion magnétique contrôlée ne s’est pas figée au moment où la construction d’Iter a été lancée. De nouveaux modes de confinement du plasma ont été envisagés pour produire davantage d’énergie qu’Iter. Le Japon veut les étudier de plus près en gardant Demo à l’esprit. C’est pourquoi le projet prévoit d’upgrader JT-60U (Japan Torus-60 Upgrade), le tokamak japonais qui est l’équivalent du mythique JET (acronyme de l’anglais Joint European Torus, littéralement Tore commun européen).
JT-60SA (pour Super Advanced) sera équipé de 18 bobines en forme de D constituant des aimantssupraconducteurs en niobium-titane refroidis avec de l’hélium liquide supercritique à quelques degrés au-dessus du zéro absolu. Quand il sera opérationnel à l’horizon 2020, il sera le plus grand tokamak doté de ces aimants en fonctionnement, en attendant Iter qui le détrônera.
Cette technologie avec des aimants supraconducteurs en niobium-titane est très similaire à celle utilisée pour les aimants du LHC, elle-même dérivée en partie du projet Tore Supra. Elle permet d’atteindre de forts champs magnétiques du fait de l’annulation de la résistance au passage du courant, sans quoi l’effet Joule produit ferait fondre ces aimants. D’infimes surchauffes peuvent toutefois s’y manifester, rendant localement les aimants à nouveau résistifs. Il se produit alors un « quench » ou, en français, une transition résistive locale. Ce qui provoque bien sûr un échauffement par effet Joule plus important de l’aimant et de l’hélium liquide, lequel va se vaporiser, ce qui ne va rien arranger. On sait gérer ce genre de problème en s’arrangeant pour que l’énergie stockée dans les aimants soit dissipée dans une résistance externe. Cela permet de minimiser l’augmentation de température et les contraintes mécaniques qui pourraient apparaître.
Les aimants supraconducteurs du tokamak japonais JT-60SA testés et intégrés au CEA/Irfu
L’Europe a fourni vingt aimants supraconducteurs par sécurité pour le JT-60SA. Dix ont été fabriquées sous la responsabilité du CEA par GE Power à Belfort en France et les autres en Italie. Mais tous devaient faire l’objet de contrôles afin de vérifier que les marges de stabilité évitant les transitions résistives sont bien celles demandées par le cahier des charges. Là encore, l’expertise du CEA a été mobilisée. Les aimants ont donc patiemment été mis en situation de transition résistive dans la station d’essai cryogénique située sur le centre de recherches du CEA à Saclay (Essonne), dont le dernier en janvier 2018.
De manière générale, la technologie liée à la cryogénie à très basses températures est capitale pour le succès de bien des entreprises, aussi bien en ingénierie qu’en science fondamentale (LHC, NeuroSpin). Et c’est pour cette raison, là aussi, que le CEA est partie prenante de l’usine cryogénique destinée à refroidir les aimants du JT-60SA, via l’Institut nanosciences et cryogénie(CEA Inac) situé à Grenoble.
Les membres du centre de recherches du CEA à Saclay sont aussi intervenus au niveau des structures mécaniques associés aux aimants car il est capital qu’ils gardent leur forme pour assurer des configurations de champs magnétiques bien précises. En effet, des aimants parcourus par des courants vont vouloir se déformer sous l’action de ces champs, ce qui n’est pas donc acceptable.
Après plus de dix années d’effort, la saga de ces aimants vient donc de s’achever en ce début d’année 2018. Du moins en Europe, car elle va continuer au Japon où ces aimants sont transportés.
Un verrou à faire sauter pour la fusion : les flux de neutrons
On ne sait pas encore quel matériau sera capable de supporter suffisamment longtemps le flux de neutrons produit par la fusion du deutérium et du tritium. Il faudra peut-être en concevoir de nouveaux, par exemple à l’aide de simulations numériques sur supercalculateur. En tout état de cause, des expériences seront nécessaires et le CEA est également impliqué dans la construction d’un accélérateur de particules à Rokkasho au Japon, le LIPAC, (Linear IFMIF Prototype Accelerator), qui permettra de produire des flux de neutrons pour tester les matériaux qui seront utilisés pour assurer le fonctionnement de Demo.
CE QU’IL FAUT RETENIR
Le réacteur Iter ne servira qu’à démontrer qu’il est possible de produire de l’énergie grâce à la fusion thermonucléaire. Devra lui succéder Demo (pour Demonstration power plant), le premier véritable prototype de réacteur pour la commercialisation d’électricité, prévue à l’horizon 2050.
L’étude de sa conception a déjà commencé, en particulier en France et au Japon, au moyen d’un nouveau tokamak supraconducteur, JT-60SA, dont les aimants ont été fabriqués en Europe et ont été testés au CEA.
Ces travaux sont menés dans le cadre de l’approche élargie d’Iter. Elle étudiera aussi le problème des matériaux qui devront résister au flux de neutrons dans le réacteur Demo.
Le tokamak ITER : représentation artistique du plasma dans une coupe de la machine. On devine la chambre à vide, le cryostat qui englobe la chambre à vide et les bobines de champ magnétique (29 m x 29 m) et l’enveloppe de béton. L’échelle est donnée par le personnage orange au premier plan. ITER Crédit photo: theconversation.com
L’énergie de fusion et le défi du projet ITER
Article source : theconversation.com
18 février 2018, 19:13 CET
La fusion nucléaire est une source d’énergie aussi prometteuse qu’elle est difficile à maîtriser sur Terre. Si la force gravitationnelle permet de créer les conditions extrêmes nécessaires à la fusion des noyaux d’hydrogène dans les étoiles, d’autres solutions doivent être imaginées sur Terre.
Depuis les années cinquante, des centaines de machines de fusion ont été proposées, construites et exploitées. La solution la plus avancée aujourd’hui se base sur l’utilisation de champs magnétiques intenses, dans la configuration dite « tokamak ». Elle vise à confiner un plasma de deutérium et de tritium (isotopes de l’hydrogène) chauffé à quelque 150 millions de degrés. Le tokamak européen JET, situé à Culham en Grande Bretagne, a déjà réalisé l’exploit de produire 16 MW de puissance fusion à la fin des années 90 et a permis le lancement du projet ITER en 2007 à Cadarache. ITER, lui, est le projet le plus ambitieux au monde dans le domaine de l’énergie, avec pour objectif de démontrer la faisabilité de la fusion comme source d’énergie. ITER doit notamment produire 500 MW de puissance de fusion pendant 400 secondes !
Le Royaume-Uni vient de faire les premiers tests d’un réacteur à fusion ambitieux, et il fonctionne ! Le ST40 est le tout nouveau réacteur à fusion du Royaume-Uni : il a été activé la semaine dernière et a déjà réussi à atteindre un « premier plasma », générant avec succès du gaz brûlant (du plasma) chargé électriquement dans son noyau. L’objectif de ce réacteur créé par l’entreprise Tokamak Energy, est de chauffer du plasma jusqu’à 100 millions de degrés Celsius d’ici 2018 (ce qui représente une température sept fois plus élevée qu’au centre du Soleil). Il s’agit du seuil de « fusion » auquel les atomes d’hydrogène peuvent commencer à fusionner en hélium, libérant par ce processus de l’énergie propre et illimitée. Suite
Remarque:
L’énergie ressource essentielle pour notre époque moderne et pour le futur de l’humanité.
J’avais déjà repris quelques recherches diffusées sur des sites scientifiques ( des vrais pas des pseudo sites scientifiques) sur la Z machine et leur Tokamak testé aux états-unis. Mais aussi en Allemagne une machine nommée Le stellarator Wendelstein 7-X.
C’est peu de dire que les essais ne datent pas d’hier! Ceci le prouve à présent.
Il en sera de même pour l’astronautique vous pouvez me croire pour celles et ceux qui pensent que l’être humain est incapable de réaliser l’improbable! Ceci est un point que je défendrais toujours, mais qui est souvent mal vu dans l’ufologie qui préfère des hypothèses plus sensationnelles, plus sexy amenant le rêve. L’erreur n’est pas là néanmoins, elle est dans l’étude pratiquement inexistante du monde réel qui nous entoure avec des éléments très terre à terre, sans même que ces soit disant chercheurs ne prennent le temps nécessaire de dénicher ce qui peut avoir été construit sur notre planète, ou du moins envisagé. Alors seul je fais ce travail pour vous , pour élucider ce qui deviendra évident et au final banal dans l’avenir.
L’énergie un point essentiel pour la survie d’une civilisation, pour se chauffer ,alimenter des bâtiments, des vaisseaux et j’en passe. Ainsi le nucléaire n’échappe pas à l’évolution qui reste obligatoire en ce qui concerne l’efficacité et la sûreté , en attendant d’autres procédés venant concurrencer celui-ci.
Le stellarator Wendelstein 7-X, construit par le stellarator Wendelstein 7-X à Greifswald (Allemagne), avait déjà montré qu’il était capable d’atteindre les objectifs qui lui avaient été fixés en matière de température de plasma. L’instrument continue de faire parler de lui. Toujours en bien. On apprend en effet aujourd’hui que le champ magnétique qu’il génère frôle la perfection. Deutsche qualität ?
Mis en service il y a environ un an, le stellarator allemand baptisé Wendelstein 7-X (W7-X) enchaîne depuis les succès. Le plus récent d’entre eux porte sur le champ magnétique qu’il est capable de générer. Après une campagne de mesures, des physiciens allemands et américains du Princeton Plasma Physics Laboratory annoncent en effet aujourd’hui que le champ magnétique de W7-X est parfaitement cohérent – à 1/100.000 près – avec le champ théorique qui lui avait été prévu.
Pour mesurer ainsi le champ magnétique généré par W7-X, les chercheurs ont lancé un faisceau d’électrons le long des lignes de champ. À l’aide d’un tube fluorescent et en balayant les lignes, ils ont ensuite pu obtenir des coupes transversales successives qui leur ont révélé la géométrie exacte du champ magnétique en question.
Le stellarator pour contrôler la fusion nucléaire ?
Rappelons qu’un stellarator est un dispositif destiné à produire des réactions de fusion nucléairecontrôlées par confinement de plasma à l’aide d’un champ magnétique. C’est le principe du tokamak, mais ici, la géométrie hélicoïdale du champ magnétique est autrement plus complexe. Elle permet, sur le papier du moins, un meilleur contrôle sur le plasma produit et, par conséquent, sur les réactions de fusion nucléaire induites.
Ne reste plus maintenant aux physiciens qu’à s’appuyer sur les résultats de cette étude pour déterminer si les stellarators constitueront les réacteurs à fusion nucléaire du futur. Ils annoncent déjà qu’il leur faudra encore quelques années de travail pour arriver à une conclusion.
L’avancée énergétique civile est à suivre. Elle peut éventuellement s’appliquer à des engins ou à de l’armement. Ainsi ceci peut nous aider à déceler la propulsion de certains OVNIS .
Mise à jour investigations ufoetscience, le : 08/12/2016 à 19h00.
Un laser le plus puissant au monde sera créé en Russie. Il s’agit plus précisément d’un réacteur thermonucléaire qui sera construit à sa base. Une gigantesque installation de 360 m de long et de plus de 30 m de haut, sera construite à Sarov, dans la région de Novgorod. Sa mise en service est programmée pour 2020.
Avec l’aide de ce super-laser les chercheurs espèrent d’obtenir une substance, qui se trouve dans le cœur des étoiles telles que le Soleil, afin d’étudier la façon dont est allumé et brûle le combustible thermonucléaire, et de comprendre si le réacteur laser pourra être utilisé en tant que source d’énergie alternative. Au micro Sergueï Garanine, concepteur des systèmes à laser de l’Institut de recherche de physique expérimentale :
« Les lasers permettent d’étudier la physique des hautes densités énergétiques. Par conséquent, il a été décidé de créer ce genre d’installation. Elle sera accessible à tout le monde : les spécialistes russes mais aussi étrangers pourront l’utiliser ».
Un laser similaire existe déjà aux Etats-Unis et un autre est en cours de création en France. Le laser russe sera de 1,5 fois plus puissant. Plus de puissance offre plus de possibilités, fait remarquer Sergueï Garanine.
Aucun réacteur thermonucléaire n’a réussi à produire une quantité de chaleur assez importante par rapport à l’énergie dépensée. Cela est vrai pour les réacteurs laser mais aussi pour le principal concurrent de ceux-ci, le tokamak (chambre torique de confinement magnétique), où le plasma est allumé avec l’aide d’un puissant champ magnétique. Ni en Union soviétique, où le tokamak a été inventé, ni dans d’autres pays on n’a jamais réussi à faire marcher à pleine puissance ce genre de machines, explique Alexandre Vinogradov, ingénieur en chef du laboratoire de neutronique de l’Institut unifié des recherches nucléaires à Doubna.
« L’académicien Evgueny Velikhov y a consacré toute sa vie et assurait déjà à l’époque de l’Union soviétique qu’on était sur le point d’y arriver… De nouvelles générations de tokamak étaient créées, une machine venait remplacer une autre, mais il n’y a toujours pas de production industrielle d’énergie ».
L’ITER, International Thermonuclear Experimental Reactor, qui est en train d’être construit en France, est aussi de type tokamak. La Russie est l’un des pays membres de ce projet. Les chercheurs ont donc deux pistes à explorer : le tokamak et le laser. Lequel des deux sera finalement choisi pour un réacteur du futur ? Pour le moment, personne ne saurait le dire.
Mise à jour parErapourInvestigations UfoetSciencele 12-3-2013 à 09h30
L’Agence fédérale russe de l’énergie atomique apporte son savoir-faire à ITER, programme international de construction d’un réacteur thermonucléaire expérimental.
La fusion nucléaire, réaction qui résulte de la jonction des noyaux atomiques, se produit sur le Soleil à une température de 20 millions degrés. La production d’électricité à partir de cette réaction, considérée comme une source d’énergie abondante sûre et propre, pourrait devenir une réalité avec la construction d’un réacteur expérimental dans le Sud de la France. Ce projet est né de la coopération scientifique des pays de l’Union européenne avec la Russie, les Etats-Unis, la Chine, le Japon, la Corée du Sud et l’Inde.
Les chercheurs soviétiques qui ont été les premiers à créer à la fin des années 1960 un tokamak – chambre torique de confinement magnétique permettant de contrôler le plasma. L’expérience a été réalisée pour étudier la possibilité de produire de l’énergie grâce à la fusion nucléaire. En 1985, Evgueny Velikhov, alors chercheur de l’Institut Kourtchatov, principal centre de recherches nucléaires de l’URSS a proposé aux chercheurs européens, américains et japonais de développer ensemble ce procédé. C’est ainsi que le projet de Réacteur expérimental thermonucléaire international (ITER) a vu le jour en 1992. Depuis 2011, les travaux de construction du réacteur sont menés près du Centre nucléaire de Cadarache, dans le Nord de la Provence, où dans les années 1980 un tokamak avec des bobines supraconductrices Tore-Supra a été construit.
Pour fabriquer l’énergie, le tokamak d’ITER utilisera le mélange de deux isotopes d’hydrogène: le deutérium et le tritium. Leur fusion provoquera la formation d’un noyau d’hélium et de neutrons. Ces neutrons seront absorbés par les parois du tokamak et le réchaufferont, ce qui permettra d’obtenir 10 fois plus d’énergie que la machine n’en aura reçu.
« Il faudra à peine quelques grammes de combustible pour produire la réaction », explique Carlos Alejandre, vice-directeur du Département de la sécurité, la qualité et la sûreté d’ITER. « Alors qu’un dispositif, au sein duquel se produit une fission nucléaire classique, nécessite des tonnes de matériel. Cela garantit également la sécurité de notre dispositif, étant donné qu’il permet d’obtenir un maximum d’énergie à de très basses températures ».
Le financement du projet ITER n’est pas réparti de manière égale entre ses membres. Le coût total de la construction représentant 13 milliards d’euros, l’UE contribue pour 45% du projet, tandis que tous les autres pays participent par le biais de leurs agences de l’énergie atomique à hauteur de 9%.
La Russie construira en tout 19 éléments du réacteur d’ITER. Il s’agit notamment des bobines du champ poloïdal PF1, des systèmes de réchauffement du plasma et de 40% du mur de béryllium pour le tokamak. Par ailleurs, 20 % des matériaux supraconducteurs seront fournis par l’agence de l’énergie atomique russe grâce à l’usine mécanique de Tchepetsk (Oudmourtie), une filiale de la société TVEL, qui fournit le combustible nucléaire à Rosatom. Un autre gros fournisseur dans ce projet – c’est l’Institut Efremov de Saint-Pétersbourg qui est en train de fabriquer 5 systèmes dont la valeur atteint 54% de l’apport financier de la Russie dans ce projet.
« Outre les avantages technologiques pour la Russie, toutes ces unités de production peuvent devenir une véritable base de production internationale », estime Anatoly Krassilnikov, directeur de l’agence russe d’ITER. « Certains pays fabriquent de bons supraconducteurs. D’autres ont mis en place des unités de fabrication des chambres à vide. Cela coûtera moins cher d’importer des composants de ces pays plutôt que de créer une unité de production séparée ».
Des défis à relever
Le début de l’assemblage du tokamak est prévu pour 2015. Et vers 2027, après la réalisation d’une série de tests sur le réacteur thermonucléaire, ITER va se transformer en DEMO, un projet qui devrait permettre à chaque participant au projet de construire son propre réacteur thermonucléaire à usage industriel. Cependant, le problème du contrôle de la stabilité du plasma dans le cœur du tokamak est toujours d’actualité pour les chercheurs. « Cette réaction nécessite beaucoup de conditions », explique Carlos Alejandre. « Pour qu’elle puisse avoir lieu, il faut une faible densité pour une très haute température. Si l’on change un des paramètres, cela stoppe la réaction ». T
Mise à jour investigations ufoetscience, le: 06/03/2013, 17h10.
Investigations UFO et Science 