#Fusion101
Suite de ma série sur la fusion. Dans ce thread, tentons de répondre à la question ‘La fusion c’est pour quand ?’ en allant un peu plus loin que la célèbre blague ‘la fusion c’est pour dans 30 ans et… ça le sera toujours’
#fusion #energie #weareiter Image
Petit historique. Tout commence en 1920 quand Arthur Eddington suggère que les étoiles tirent leur énergie de la fusion nucléaire de l’hydrogène en hélium. « Nous rêvons parfois que l'homme puisse apprendre à la libérer et à l'utiliser à son service »

ccfe.ukaea.uk/eddingtons-dre…
Les recherches démarrent vraiment à la fin de la 2ème guerre mondiale mais sont initialement secrètes, guerre froide oblige. Les USA, l’URSS, l’Angleterre rejoints ensuite par la France. 2 voies en parallèle : la recherche sur la bombe H, et le confinement magnétique… Image
En 1958, les recherches sont déclassifiées durant la conférence ‘Atoms for Peace’ à Genève. Les différents pays dévoilent les configurations sur lesquels ils travaillent mais il apparaît clairement que la route vers la fusion sera longue. Image
Edward Teller(un physicien) déclare « je pense que la fusion peut être réalisée, mais je ne crois pas qu'elle aura au cours de ce siècle une importance concrète ». Une citation prononcée en 1958 que certains réactualisent encore en 2021…
En 1968, les soviétiques annoncent avoir atteint pour la 1ère fois la température de 1 million de degrés C, entrant dans la gamme des température ‘thermo-nucléaires’. Exploit réalisé dans un dispositif appelé Tokamak

alltheworldstokamaks.wordpress.com/gallery-of-ext…
Le tokamak deviendra la configuration dominante et les machines vont se succéder rapidement devenant plus grandes et plus puissantes, testant différentes configurations, etc. On compte environ 185 tokamaks ayant opéré Image
Les tokamaks utilisent principalement de l’hydrogène ou du deutérium pour étudier la physique sans créer de neutrons et donc sans activer les machines. En 1991, JET (UK) utilise un mélange contenant 10% de tritium et produit environ 2MW de puissance fusion
JET et TFTR (USA) vont ensuite utiliser des mélanges 50-50 deutérium-tritium. TFTR produit 10MW en 1994 et JET produira en 1997 16MW ce qui reste le record. Cela correspond à 67% de la puissance injectée (pas d’énergie nette produite) Image
En parallèle, les performances des machines de fusion, caractérisées par le produit triple (densité*température*confinement) progressent régulièrement. TFTR en 1998 et JT60-U (Japon) atteignent des températures de plus de 500 millions °C Image
Si on regarde l’évolution des performances de la fusion entre 1968 et 1997, la fusion a progressé plus vite que la loi de Moore (doublement du nombre de transistors tous les 2 ans). Mais clairement, cette progression a ralenti en attendant ITER… Image
L’histoire d’ITER sera pour un autre thread, mais l’idée du projet est né en 1985 lors d’un super-sommet entre Gorbatchev et Reagan. Le projet sera officiellement lancé en 2006. Entre les 2, plusieurs phases d’étude et de design pour voir à quoi ressemblerait une telle machine Image
Le calendrier d’ITER prévoit un début des opération (premier plasma) fin 2025, et 10 ans de montée en puissance progressive pour un début des opérations deuterium-tritium fin 2035 et l’atteinte de l’objectif de 500MW fusion 1-2 ans plus tard Image
L’Europe dans sa feuille de route prévoit ensuite la construction de DEMO, un réacteur de démonstration qui produira de l’électricité mais pas encore 24/24 dans les années 2040 pour un début de production dans les années 2050
Si on prend cette échelle de temps et qu’on applique les mêmes vitesses de déploiement que pour le nucléaire, l’éolien et le PV, on aurait 10 réacteurs (1GWelec) dans les années 2070 et 100 dans les années 2080. La fusion pourrait représenter 1% de la demande énergétique en 2100 Image
Clairement la fusion dans ce scénario ne jouera aucun vrai rôle pour la transition énergétique, mais on pourrait avoir de l’énergie de fusion dans la 2ème moitié du siècle. C’est évidemment un scénario et pas une prédiction !
Beaucoup d’initiatives, privées mais aussi publiques, pensent pouvoir aller plus vite, ce sera l’objet d’un prochain thread où je parlerai des initiatives privées et des plans de différents pays.
Stay tuned.
@AEffondrement Ca répond en partie à la question posée pendant le Live vendredi
Pour les bases de la fusion, c'est ici
Petite correction, les 1% seraient atteints dans les années 2080-90

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21 Mar
#fusion101
Je regroupe ici tous mes threads sur la fusion pour faciliter la lecture
#WeAreITER
@iterorg Image
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14 Mar
#Fusion101
‘La fusion c’est pour quand’ (2/3)
Récemment, Jeff Bezos et Bill Gates se sont mis à investir dans la fusion ce qui a boosté certaines initiatives privées qui annoncent un réacteur pour dans 10 ans pour certaines. Voyons cela en détails
#fusion #energie #weareiter Image
Si on entend parler de plus en plus de ces ‘start-ups’ développant des concepts de réacteurs la plus ancienne- TAE anciennement Tri-Alpha- a été fondée en 1998. Elle fut assez discrète à ses débuts,mais après 20 ans est toujours en phase de développement

tae.com
On compte 28 initiatives privées, recensées dans la liste ci-dessous. Si 5 ou 6 sont très visibles, beaucoup d’initiatives sont très discrètes et il est parfois difficile de savoir si elles sont actives ou non.

julien.hillairet.free.fr/wiki/doku.php?…
Read 18 tweets
19 Feb
#Fusion101
Suite de ma série sur la fusion. Après avoir discuté de l’extraction de la puissance, intéressons-nous aux matériaux. Quels matériaux peuvent supporter les conditions extrêmes de la fusion nucléaire ? Quelles propriétés doivent-il posséder ?
Tout d’abord, même si le plasma proche des surfaces est plus froid que les 150 millions °C du centre, les flux de chaleurs sont de l’ordre de 10MW/m2, et sont accompagnés de flux de particules très intenses, pouvant éroder le matériau, et de neutrons très énergétiques.
Le matériau idéal devrait avoir une grande conductivité thermique, de bonnes propriétés mécaniques, être résistant aux chocs thermiques, ne pas trop s’éroder, ne pas intéragir avec le tritium, ne pas s’activer sous l’impact neutronique… Un mouton à 5 pattes.
Read 17 tweets
13 Feb
#Fusion101
La fusion nucléaire consiste, en simplifiant beaucoup, à chauffer un gaz à 150 millions de degrés dans une boite métallique pour générer de l’énergie.
Comment récupère-t-on cette énergie ? et surtout quels sont les contraintes sur les matériaux proches du plasma ?
La réaction de fusion deutérium-tritium produit un neutron, qui porte 80% de l’énergie de la réaction et un atome d’hélium qui porte les 20% restants.
Le plasma est confiné par un ensemble de champs magnétiques. Les particules sont chargées (positivement pour les ions, négativement pour les électrons). Dans un champ magnétique une particule suit les lignes ‘de force’ et suivent un mouvement de gyration autour de ces lignes
Read 22 tweets
3 Jan
Et si le coût de production des aliments prenait en compte les externalités climatiques ? Quel serait le surcoût associé ?
C’est le sujet d’une étude publiée par 3 chercheurs allemands dans Nature Communications. (open access)
nature.com/articles/s4146…
L’étude détaille l’empreinte carbone des aliments, à la sortie de l’exploitation, et lui applique une taxe carbone pour estimer son impact sur le prix au kilo. L’étude est faite pour l’Allemagne mais les conclusions s’appliquent en ordre de grandeur dans d’autres pays.
Observation intéressante, les émissions de la production de viande dépendent peu du type d’élevage (intensif ou animaux nourris avec des aliments bios). Image
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12 Dec 20
Un article dans Science, repris dans plusieurs magazines scientifiques semblent annoncer que les US vont construire un réacteur de fusion. Comme souvent dès qu'on parle de fusion la réalité est plus complexe. De quoi s’agit-il ?
sciencemag.org/news/2020/12/u…
Il faut se souvenir de la relation complexe entre les US et ITER. En 2013 sort un ‘Management Assessment report’ très critique à l'égard de la gestion d'ITER. Un changement de DG est 'recommandé' (exigé est plus correct)
newyorker.com/news/daily-com…
Les coûts d’ITER et la volonté des US d'un budget constant pour la fusion (programme domestique+ ITER) amènent le DoE à proposer la fermeture du tokamak Alcator C-Mod du MIT. Les discussions dureront longtemps et il fermera definitivement en 2016
thetech.com/2012/09/07/alc…
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