Combination nucleaire and tokamak.


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1.0 Le principe de base1.1Fusionner des noyaux simples pour en faire des noyaux lourds.1.2Comment fusionner des noyaux ? L\'aspect physical make-up du ph
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Combination nucleaire &- tokamak

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1.0 Le principe de base 1.1 Fusionner des noyaux simples pour en faire des noyaux lourds. 1.2 Comment fusionner des noyaux ? L\'aspect build du phénomène. 1.3 Le plasma: le quatrième état de la matière. 1.4 Les deux procédés étudiés pour la fusion. 2.0 Le control magnétique 2.1 Idées de restriction: les conditions. 2.2 Une trajectoire de champ circulaire: la dérive des particules 2.3 Le courant du plasma 2.4 La adjustment du plasma 2.5 Une liveliness de interruption 3.0 Le chauffage du plasma 3.1 Les trois méthodes de chauffage 3.2 Le chauffage standard ondes électromagnétiques 3.3 Génération de courant standard onde 4.0 Le bilan énergétique 4.1 Le bilan énergétique du plasma

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1.1 Fusionner des noyaux simples pour en faire des noyaux lourds En fusionnant deux noyaux, nous obtenons un nouveau noyau, in addition to lourd. Mais sa masse n\'est pas équivalente à la somme des masses des deux noyaux d\'origine. Un peu de masse s\'est transformée en énergie lors de la réaction de combination selon la célèbre équation d\'Einstein: E =  m · c 2 De l\'énergie est dégagée standard la combination. Les travaux de recherches sign actuellement sur la combination du Deutérium et du Tritium. Condition: D + T  n + particule alpha + 17.6 MeV (précisions sur ce chiffre après) Schéma:

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1.2 L\'aspect physical make-up du phénomène Afin d\'initier une combination nucléaire, il faut rapprocher assez les deux noyaux qu\'on veut fusionner. On the other hand, ces noyaux étant formés de protons et de neutrons, sont chargés positivement. Leur intéraction électrostatique cooperative les repousse. Cependant, très près du noyau agissent des strengths d\'attraction nucléaires in addition to importantes que les powers de répulsion électrostatique. Tout le problème est d\'apporter assez d\'énergie cinétique aux antagonistes pour les rapprocher suffisament afin qu\'une réaction de combination nucléaire ait lieu et restitue de l\'énergie . De l\'énergie cinétique est synonyme de température. En effet, la vitesse des particules est proportionnelle à leur tumult thermique. Il faut donc augmenter la température des particules afin de leur apporter in addition to de vitesse et leur permettre ainsi de s\'approcher les unes des autres.

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1.3 Le plasma: le quatrième état de la matière Si nous n\'avons parlé jusqu\'ici de noyaux et non d\'atomes, c\'est que les électrons ne sont in addition to attachés à leur noyau. Au point précédent, il a été question d\'agitation thermique des particules. Afin que des réactions de combination aient lieu, il faut amener les particules à in addition to d\'une centaine de millions de degrés (10 8 K). Le terme de ionization entre en jeu. A partir d\'une certaine température, les électrons se libèrent de leur orbite atomique et sont libres de voyager seuls. Ainsi on dit que l\'atome se ionize (un particle se dit de tout atome ayant perdu un ou plusieurs électrons). Nous assistons à un mélange de noyaux et d\'électrons extrèmement chaud. C\'est le quatrième état de la matière qu\'on appelle l\'état de plasma . Le rayonnement solaire provient d\'une réaction de combination à l\'intérieur même du Soleil. Ainsi le Soleil est une sphère de plasma où de la combination nucléaire s\'enchaîne pour previous des éléments toujours in addition to lourds. La combination est la source d\'énergie du Soleil. Ce sont les powers gravitationnelles du Soleil qui confinent sa matière en child focus, très densément ce qui augmente sa température et crée un plasma. Un gaz, à une certaine température, à tendance à occuper le in addition to amazing volume conceivable. Then again s\'il fait ainsi, sa température diminue. Il en est de même pour le plasma. Mais dans le Soleil, l\'attraction est si specialty que le plasma reste confiné et la combination proceed. Le défi: créer un plasma sur Terre. Cela vous paraît-il conceivable?

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1.4 Les deux procédés étudiés pour la combination La Terre n\'est de loin pas assez huge pour créer un restriction gravitationnel. Deux autres alternatives sont en vogue. Une choice est la combination inertielle ou combination standard faisceaux. Elle consiste à doorman un petit volume de matière à très haute température et à très haute pression pendant un temps assez court. On crée ainsi un plasma temporaire et il faut qu\'un greatest de réaction de combination aient lieu dès que le plasma se forme. Les inconvénients: Le temps de repression est très court, de l\'ordre de 10 - 11 s Il y a peu de matière à confiner et le rendement du procédé est reprise faible. La seconde choice est celle que nous étudierons: la combination standard imprisonment magnétique. Le principe est reprise une fois basic: conserver continuellement, à l\'aide de champs magnétiques intenses, un plasma suffisament chaud et thick pour que la combination nucléaire ait lieu en child sein même. Il est critical de rappeler qu\'un plasma est essentiellement constitué de particules chargées sensibles au magnétisme. Il faut que le plasma soit très thick pour qu\'un greatest de réactions ait lieu. D\'où le terme de constrainment. Les avantages: Le temps de repression peut être infini… (les elucidations in addition to tard).

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2.1 Idées de control magnétique: conditions. Soit un plasma (nous occuperons in addition to tard des acteurs chauffant à qui il doit child presence). Ses particules s\'agitent et se déplacent dans tous les sens tentant de s\'éloigner le in addition to les unes des autres. Plaçons notre plasma dans un solénoïde ou dans un champ linéaire et faisons passer un courant dans la bobine. Immédiatement, le courant crée un champ magnétique rectiligne et les particules chargées vont s\'enrouler autour des lignes de champs en hélice sans atteindre les parois du solénoïde. Ainsi nous avons un moyen de confiner le plasma au focus de la bobine. Le rayon de Larmor dépend de l\'énergie cinétique de la particule et de l\'intensité du champ. Ainsi, si nous voulons confiner davantage notre plasma, il faut augmenter l\'intensité du champ magnétique. Liveliness du mouvement d\'une particule autour d\'une ligne de champ rectiligne:

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2.1 Idées de constrainment magnétique: suite Mais ça n\'est pas tout, une bobine a deux extrémités où les lignes de champs se dispersent. Nous opposons alors à des pertes des constrainment. La arrangement réside dans le repliement de la bobine pour en faire une bobine toroïdale où les lignes de champs décriraient des cercles et le plasma tournerait en continu. C\'est le champ magnétique toroïdal. Nous avons ainsi une procedure concrète pour confiner le plasma toroïdalement et continuellement au milieu d\'une paroi toroïdale (toutefois sans que le plasma ne la touche) Animation du mouvement d\'une particule autour d\'une ligne de champ circulaire:

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2.2 Une trajectoire de champ circulaire: la dérive des particules Jusqu\'ici, nous avons piégé nos particules en les obligeant à décrire une hélice toroïdale. Cependant, le problème n\'est pas entièrement résolu. Créé standard des bobines plates, le champ magnétique n\'est pas parfaitement uniforme. Les particules subissent alors sous l\'effet de powers de Lorentz inconstantes une dérive vers le haut ou le bas suivant leur charge. Et ceci est synonyme de perte de control. Le champ magnétique toroïdal seul ne sufftit pas. Il faut concentrer nos idées sur la origination d\'un champ complémentaire pour parer à cet effet de dérive. Le champ complémentaire sera forcément perpendiculaire au précédent. On l\'appel le champ poloïdal. Couplé au champ toroïdal, ils créent le champ hélicoïdal qu\'on trouve désormais dans le tokamak. En effet, les lignes de champ deviennent des hélices. c.f schéma ci-contre. Dès lors, imaginons le champ hélicoïdal et plaçons une particule dessus, elle décrit une hélice autour du champ qui est lui pic une hélice. Cependant, nous n\'avons pas parlé de la cause du second champ poloïdal. Des bobines toroïdales créent le champ toroïdal. Des bobines poloïdales créeraient-elles un champ poloïdal? Non…

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2.3 Le courant du plasma Le plasma se constitue de particules diverses: protons, neutrons, électrons, jumpers noyaux and so on… Or toutes les particules ne vont pas dans la même heading. Admettons que nous leur ayons imposé un sens. Une area du tore qu\'est le plasma verrait alors un débit d\'électrons. En d\'autre terme, nous aurions un courant électrique circulaire dans le plasma. Ce courant induirait un champ magnétique poloïdal et c\'est ce que nous voulons. Mais remark générer un courant dans le plasma? Standard acceptance. Soit un transformateur dont le primaire est un bobinage à courant alternatif et le secondaire est le plasma lui-même. Le noyau en fer du transformateur old fashioned au milieu du tore. L\'ordre de magnificence du courant passant dans le plasma est le Méga Ampère, 10 6 A. Schéma du transformateur:

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2.4 La adjustment du plasma Le plasma du tokamak n\'a pas exactement une forme torique. Afin de lui donner la forme que nous voulons et de maintenir ainsi sa stabilité, nous avons recours à des bobines poloïdales placées horizontalement autour du tore. La stabilité du plasma est très importante pour éviter les pertes de imprisonment. Une petite bother non maîtrisée à temps peut s\'accroître et mener à une interruption, c\'est à desperate une perte totale du confinenement du plasma. Il suffit d\'une variety partielle du courant induit dans le plasma pour déclencher une interruption. Une disturbance a des conséquences sur les parties métalliques entourant le tokamak. Il faut alors s\'efforcer d\'utiliser des matériaux non-magnétiques et électriquement isolés. Une interruption implique également la décharge du plasma. Il faut toujours isoler les parties du

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