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DOSSIERS

01La chaîne de la fusion
02Comparatif des sources d'énergie
03Simulation maple
04A quand une centrale ITER ?
05Quel éclairage pour demain ?
06Historique d'ITER
07Les compensations pour le Japon
08Lancement d'une décharge
09
Le TIPE en CPGE et la fusion

 
 

I- La fusion thermonucléaire

A- La réaction
1/ Les espèces qui réagissent
2/ Les réactions
3/ L’effet tunnel
4/ Section efficace

B- Conditions de réaction
1/ Bilan énergétique
2/ Break-even
3/ Ignition
4/ Critère de Lawson
5/ Analyse des performances

II- Le Tokamak

A- Présentation
1/ Généralités
2/ Principe

3/ Les éléments
4/ Les flux
5/ Structures et matériaux

B- Confinement magnétique
1/ Attitude d’une particule dans B
 
2/ Le choix de la géométrie torique
3/ Allure des lignes de champ
4/ Simulation maple
5/ Rôle des trois bobines

C- Chauffage du plasma
1/ Effet Joule
2/ Injection de neutres
3/ Par ondes
4/ Par particules alpha

D- Gestion des flux
1/ Injection d’énergie
2/ Injection de matière
3/ Extraction de la matière et de l’énergie

E- Instabilités
1/ Présentation et MHD
2/ Valeurs caractéristiques
3/ Instabilités et tourbillons
4/ Réduction  des tourbillons

5/ Réduction des bouffées de chaleur

 
DIVERS
 

 Bibliographie
 Le groupe B.MONTEIL
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Indice YooVi

3/ L’effet tunnel

a) Répulsion électronique

Deux particules de même charge se repoussent
(Rappel de la formule d’électrostatique : F1->2=q1*q2/(r2*4*Pi*εo)*u
1->2)

b) L’interaction forte

C’est la force dont l’intensité est la plus élevée. En outre, elle est d’autant plus forte que les espèces sont proches.
Elle se ressent dès que les atomes sont proches d’environ 10-15 m

c) L’effet tunnel 

Si on s’en tient à la physique classique, il faut une énergie phénoménale pour rapprocher assez près des atomes de même charge de sorte qu’ils ressentent l’interaction forte. Et ainsi pour qu’ils puissent disposer d’une énergie assez élevée pour pouvoir fusionner. La physique quantique permet d’expliquer un phénomène observé expérimentalement : deux noyaux fusionnent alors qu’ils ont environ dix fois moins d’énergie que ce que la physique classique requiert. On appelle ce phénomène l’effet tunnel : les noyaux ont une probabilité non nulle de franchir la barrière de Coulomb et en l’occurrence de fusionner avec des énergies plus faibles que le maximum indiqué.

Dans le soleil l’effet tunnel est utilisé. Sans cette propriété physique, le soleil ne brillerait pas.

Considérons la réaction D+T = 4He (3,52 MeV) + n (14,1 MeV)

On a le rayon minimal qui vaut R min=3,7.10-15 m avec V1=400 keV=4,64.109 K

Grâce à l’effet tunnel V2=40 keV=4,64.108 K=464. 106 K

Effet tunnel :Les noyaux ont une probabilité non nulle de franchir la barrière de Coulomb et en l’occurrence de fusionner

Dans la pratique, ce n’est qu’une partie des noyaux présents dans le plasma qui fusionnent : seul les plus rapides participent aux réactions de fusion. Ainsi, le plasma ne requiert pas une énergie de 40 keV pour chaque atome. D’où le fait que les réactions de fusion nucléaire aient lieu à partir de 150 millions de degrés « seulement » alors que Vt=464.106 K


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