Potentiel énergétique
La production d'énergie par la fusion nucléaire met en jeu une réaction entre le tritium et le deutérium. Dans cette partie, nous étudierons cette réaction en détails pour comprendre le potentiel de celle-ci.
Énergie dégagée au niveau atomique:
Selon l'égalité E=m.c²
on a
∆E= ∆m.c²
∆E=(-mhélium-mneutron+mtritium+mdeuterium).c²
mhélium=(g/mol) / mol
mhélium=(4,003) / 6,022.10e23 6,022.10e23 représentant le nombre d'Avogadro, soit le nombre d'entité dans une mole.
mhélium=6,647.10e-27Kg
mneutron=1,675.10e-27Kg
mtritium=3,016 / 6,022.10e23
mtritium=5,008.10e-27Kg
mdeuterium=2,014 / 6.022.10e23
mdeuterium=3,344.10-27Kg
c²=299 792 458²
c²=8,987551787.10e16
∆E=(-6,647-1,675+5,008+3,344) x 8,988.10e16 x 10e-27
∆E=(+0.03) x 8,988.10e-11
∆E=+2,696.10e-12J
Les réactifs de cette réaction ont perdu 2,696.10e-12J. Cette énergie est donc transmise au neutron sous forme d'accélération puis à la couverture sous forme de chaleur.
Le noyau d'hélium étant chargé positivement, donc sous l'emprise du champ magnétique, et ayant une masse largement supérieure au neutron, il ne bouge quasiment pas.
Ec=1 / 2 x m x ∆v²
∆V²=2Ec / m
∆V²=2 x 2,696.10e-12 / (1,675 x 10e-27)
∆V²=5,392 / 1,675.10e15
∆V²=3,219.10e15
∆V=5,674.10e7m/s
La vitesse des neutrons issus de cette réaction est donc en moyenne de 5,6.10e7m/s
Cette vitesse confère pour chaque neutron une chaleur équivalente à 2,6.10e-12J à la couverture (si on considère que le neutron est totalement arrêté par la couverture).
Capacités au niveau du réacteur:
Nous allons nous intéresser à ITER puisque c'est le réacteur civil le plus évolué à nos jours.
Un tel réacteur nécessite pour son démarrage 500MW de puissance puis 120MW pour maintenir la réaction.
La fusion résultante dégage une énergie entre 500MW et 1100MW durant les pics de combustion.
Le bénéfice d'énergie est donc, après le démarrage, entre 380MW et 980MW, cela fait une moyenne d'environ 450MW pendant les 400 secondes de fonctionnement. A titre de comparaison, les réacteurs à fission français actuels produisent entre 880 et 1500 MW.
Énergie dégagée au niveau atomique:
Selon l'égalité E=m.c²
on a
∆E= ∆m.c²
∆E=(-mhélium-mneutron+mtritium+mdeuterium).c²
mhélium=(g/mol) / mol
mhélium=(4,003) / 6,022.10e23 6,022.10e23 représentant le nombre d'Avogadro, soit le nombre d'entité dans une mole.
mhélium=6,647.10e-27Kg
mneutron=1,675.10e-27Kg
mtritium=3,016 / 6,022.10e23
mtritium=5,008.10e-27Kg
mdeuterium=2,014 / 6.022.10e23
mdeuterium=3,344.10-27Kg
c²=299 792 458²
c²=8,987551787.10e16
∆E=(-6,647-1,675+5,008+3,344) x 8,988.10e16 x 10e-27
∆E=(+0.03) x 8,988.10e-11
∆E=+2,696.10e-12J
Les réactifs de cette réaction ont perdu 2,696.10e-12J. Cette énergie est donc transmise au neutron sous forme d'accélération puis à la couverture sous forme de chaleur.
Le noyau d'hélium étant chargé positivement, donc sous l'emprise du champ magnétique, et ayant une masse largement supérieure au neutron, il ne bouge quasiment pas.
Ec=1 / 2 x m x ∆v²
∆V²=2Ec / m
∆V²=2 x 2,696.10e-12 / (1,675 x 10e-27)
∆V²=5,392 / 1,675.10e15
∆V²=3,219.10e15
∆V=5,674.10e7m/s
La vitesse des neutrons issus de cette réaction est donc en moyenne de 5,6.10e7m/s
Cette vitesse confère pour chaque neutron une chaleur équivalente à 2,6.10e-12J à la couverture (si on considère que le neutron est totalement arrêté par la couverture).
Capacités au niveau du réacteur:
Nous allons nous intéresser à ITER puisque c'est le réacteur civil le plus évolué à nos jours.
Un tel réacteur nécessite pour son démarrage 500MW de puissance puis 120MW pour maintenir la réaction.
La fusion résultante dégage une énergie entre 500MW et 1100MW durant les pics de combustion.
Le bénéfice d'énergie est donc, après le démarrage, entre 380MW et 980MW, cela fait une moyenne d'environ 450MW pendant les 400 secondes de fonctionnement. A titre de comparaison, les réacteurs à fission français actuels produisent entre 880 et 1500 MW.