#Fusion101
Le lithium est un métal critique pour la transition énergétique, notamment pour les batteries. Mais c’est aussi un métal très important pour la fusion, pour 2 raisons. #Thread
Sur Terre, la réaction de fusion la plus simple à réaliser est celle entre 2 isotopes de l’hydrogène : le deutérium et le tritium
« Simple » est un euphémisme puisqu’il faut tout de même une température de 150 millions de degrés. Mais on sait faire de façon routinière (on a atteint plus de 500 millions à la fin des années 1990s)
Le deuterium est naturellement présent sur Terre, son abondance est d’environ 1 atome de deuterium pour 6500 atomes d’hydrogène dans l’eau de mer. Ou : 33g de deutérium pour 1m3 d’eau de mer iter.org/fr/sci/fusionf…
Le tritium lui est radioactif est a une durée de demi-vie de 12.3 ans. Il n’en existe donc que très peu sur Terre : on estime à environ 25kg la quantité présente sur Terre (principalement produit par des réacteurs à eau lourde)
Un réacteur de fusion de 500 MWth aura besoin d’environ 30kg de tritium par an, ce tritium devra donc être produit, directement dans le réacteur lui-même (tritium breeding en anglais)
Pour ce faire, on utilisera du lithium. Le lithium absorbe les neutrons formés par la réaction de fusion et forme du tritium, qu’on peut récupérer et réinjecter dans le réacteur.
Le lithium sera présent dans la « couverture » qui entoure le plasma. Voir ici le design considéré pour DEMO, le démonstrateur européen. sciencedirect.com/science/articl…
La production de tritium n’a jamais été démontré à l’échelle. ITER testera des modules (Tritium Breeding Modules) de production de tritium basés sur différents concepts- mais ils produiront des quantités très faibles
Mais le lithium a aussi des propriétés remarquables pour la fusion : sa très forte réactivité avec les impuretés (oxygène, carbone) permet de maintenir un plasma très propre et d’améliorer les performances.
Les effets ont été découverts dans le tokamak TFTR aux USA. Couvrir les parois d’une couche très fine de lithium (dizaines de nanomètres) permettait d’augmenter de façon très significative les performances
Pourquoi ? Car dans une enceinte de fusion il y a beaucoup plus de particules sur les parois que dans le plasma. Changer les conditions sur les parois affecte fortement les performances…
De plus le lithium fond à 180 degrés, une température très basse surtout au vu des conditions d’un plasma de fusion. L’endommagement des matériaux est d’ailleurs un défi de taille.
Du coup, pourquoi ne pas utiliser directement un métal liquide (comme dans Terminator) ? On peut continuellement remplacer ce qui est perdu, et l’endommagement est supprimé. Beaucoup de concepts sont à l’étude, notamment avec du lithium
Le tokamak EAST en Chine a déjà testé plusieurs concepts de composant à base de lithium liquide. Cela pose pas mal de soucis de stabilité : un fluide métallique qui bouge dans un champ magnétique fort en présence de courants électriques…
D’autres métaux (Etain, comme pour la soudure) sont à l’étude, mais ils ne possèdent pas les propriétés magiques du lithium- ce sera le sujet d'un autre thread.
Merci d'être allé au bout
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Un graphe pertinent pour discuter du rôle du gaz dans la production d'électricité en Allemagne. Pas vraiment d'explosion (pun-intended) ces 15 dernières années.
Mini-thread
Et si on regarde la consommation totale, elle stagne. A noter, 45% du gaz est utilisé pour les bâtiments, 28% pour l'industrie et 25% pour l'électricité.
Source: enerdata.net/estore/energy-…
(2/3)
Et si on remonte plus loin en arrière. Grosse augmentation entre 1965 et 1995, stable ensuite.
Sortie aujourd'hui de notre nouvelle note @ZenonResearch sur la question des métaux et de la transition énergétique.
Dans le cadre de nos travaux sur les limites planétaires le but était d'aller au delà de la question des ressources #thread
La consommation mondiale de métaux ne fait que croitre depuis 1850 avec une forte accélération depuis 1950. Le Fer représente 94% de la masse totale des métaux utilisés- utilisé sous forme d'acier dont la production est de près de 1.9 milliards de tonnes
Si les quantités utilisées augmentent fortement, le nombre de métaux que nous utilisons est également en forte hausse. Il y a plus de 50 métaux différents dans un smartphone
Et voilà, les résultats de la dernière campagne deutérium-tritium de JET viennent d'être annoncés: une production record de 59 mégajoules de fusion pendant 5 secondes.
Petit décodage
JET était jusque récemment le plus gros tokamak en opération. Il a démarré en 1983 et fut conçu pour travailler avec des mélanges deutérium-tritium. C'est un projet européen: Joint European Torus
La taille d'un tokamak est un paramètre important. Le temps de confinement dépend du courant électrique, du champ magnétique et de la taille.
#fusion101
Beaucoup d'articles cette semaine sur les résultats obtenus dans le domaine de la fusion nucléaire par confinement inertiel.
De quoi parle t-on?
Suivez le guide.
👇 thread
Rappel. La fusion nucléaire est le processus par lequel 2 atomes légers s'assemblent pour former un atome plus lourd.
Sur terre, on vise la fusion entre le deutérium et le tritium, 2 isotopes de l'hydrogène
La réaction de fusion est très énergétique. En terme de densité énergétique (énergie par kg de combustible), la fusion est même plus intéressante que la fission.
Non la Chine ne prend pas d'avance sur ITER. La Chine est membre du projet ITER et le tokamak EAST permet de tester et développer les modes d'opérations d'ITER.
Petit décryptage rapide: #Thread
Dans cette chronique pour @USBEKetRICA je reviens sur la fuite de tritium à Tricastin pour illustrer le besoin de mise en contexte et d’explications quand on utilise des chiffres.
Utilisés seuls ces chiffre ne disent rien pour des non-experts
Ainsi 30000 becquerels par litre cela peut paraître beaucoup, mais ça ne fait que 0,08 nanogramme par litre…
Et là encore ce chiffre ne dit rien de la dangerosité potentielle