Pourquoi la fusion est-elle l’avenir du nucléaire ?

« Pourquoi la fusion est-elle l’avenir du nucléaire ? E=mc2 Introduction : d’électriciter. réchauffement climatique, besoin d’améliorer la production Il faut améliorer la fission nucléaire qui ne répond plus pleinement à nos besoins. I fonctionnement fusion nucléaire - Le réacteur à confinement inertiel - Le réacteur à confinement magnétique Pfusion=nAnB (σ vA,B)Efusion ou : P fusion= énerdie produit epar unitgé de temps et par unité de volume nA et nB sont les densités numériques respectives des deux espèces A et B des particules dans le volume (σ vA,B)est la section effficace de cette réaction Pnette =ncapture (Pfusion-Pconduction-Prayonnement) Pnette= puissance nette provenantde la fusion n capture =l’éfficacité avec lequelle la puissance de fusion est capturés Pfusion= taux d’énergie générée par les réactions de fusion P conduction = pertes par conduction lorsque des particules énergétiques quittent le plasme Prayonnemnt = perte par rayonnemtn du plasme chaud II comparaison, énergie produite par matière fission/ fusion Par nucléon, la fusion produit bien plus d’énergie que la fission III.

autre avantage(moins dangereux, radioactif, réactif en quantité illimité) pas de déchets Conclusion : Projet Itter, point faible éventuelle, tokamak https://claude-gimenes.fr/physique/physiques-atomique-moleculaire-etnucleaire/physique-nucleaire/-vi-fission-et-fusion-nucleaires-reservoirs-d-energie 4 Nous allons donc répondre à la question : Pourquoi la fusion est-elle l’avenir du nucléaire ? 0n, qui a le mérite de réclamer des températures et des pressions réalisables. Elle présente néanmoins deux inconvénients26 : elle consomme du tritium, extrêmement peu abondant dans la nature, coûteux à produire (par une réaction nucléaire, typiquement en bombardant du lithium par des neutrons) et radioactif (période de 12,32 ans).

Dans certains projets, le tritium est produit dans le réacteur lui-même ; elle produit des neutrons, qui peuvent rendre radioactifs les matériaux du réacteur.

On peut cependant exclure, lors de la conception des réacteurs, les matériaux dont les isotopes peuvent être transmutés en radioisotopes difficilement gérables. I Comment fonctionne la fusion nucléaire II Pourquoi elle permet une émission d’énergie thermique III Comparaison fission nucléaire et fusion IV Avantage par rapport Il faut actuellement en cours termes se concentrer sur la fission nucléaire puisque la fusion nucléaire n’est toujours pas commercialisable, et le sera complétement dans au moins 50 ans.

De plus, nous savons par la Giec que nous devons aujourd’hui à tout prix réduire nos émissions de gaz à effet de serre.

DE plus la fission nucléaire fonctionne grâce à de l’uranium 235, qui pourrait ne pas être en quantité suffisante sur Terre dans 100 ans.

La fusion nucléaire est donc une solution sur le long termes.

Pour prendre la suite de la fission nucléaire, en apportant de nombreux avantages telles que des réactifs présent en quantité astronomique sur Terre.

De plus elle apporterait plus de sécurité contrairement à la fission nucléaire.

En effet la fusion nucléaire étant extremmemtn difficile à mettre en place, dès que quelquechose se déroule mal, elle s’arrête sans dangers.

Elle Ordinateurs quantique, IA => dévellopent la fusion Enjeux et solution : -Difficulté du tritium => mettre en place une fission nucléaire dans le tokamac Caractère imprédictible du plasma=> utilisation d’IA -ITEr Les atomes en s’assemblant perde de la masse qui se converti en énergie* Fusion=4*fission Tritium demi vie=12 ans 150 millions de degré : 10 fois la température du soleil « Grand Oral » : la fusion nucléaire.

Aujourd’hui, l’un des enjeux majeurs de l’humanité est de trouver un moyen de créer de l’énergie en grande quantité sans nuire à l’environnement. La fission nucléaire ne peut pas répondre entièrement à ce besoin car elle présente des risques écologiques et de sécurité à cause des déchets. La fusion nucléaire est considérée comme la solution miracle à ce problème par certains chercheurs. Nous allons donc nous demander comment fonctionne la fusion sur terre et dans les étoiles pour comprendre où en sont les avancées scientifiques.

Partie 1 : qu’est-ce que la fusion ? Les noyaux des atomes sont constitués de protons et de neutrons. Ces éléments sont liés entre eux par l’énergie nucléaire. Cette énergie contenue dans les noyaux peut être libérée de 2 façons : fusion et fission.

Dans une réaction de fusion, 2 noyaux légers entrent en collision pour former un noyau plus lourd.

Cependant, les noyaux sont chargés positivement à cause des protons. Ils vont donc se repousser en raison des forces électrostatiques. Pour pallier ce problème, l’énergie cinétique du noyau doit être supérieure à l’interaction électrostatique.

L’énergie cinétique d’une particule correspond à la température du plasma dans lequel elle est plongée (il s’agit d’un état de la matière dans lequel la température est tellement élevée que les électrons ne gravitent plus autour des noyaux). Il faut par ailleurs que le plasma soit le plus dense possible afin de maximiser le nombre de réactions.

Étoile est une boule de plasma très chaude (15 millions °C au cœur du soleil par exemple) et très dense en raison de leur masse : le cœur de l’étoile présente des conditions favorables à la fusion.

On retrouve par exemple des réactions de fusion comme celle de l’hélium 4 par 3 réactions de fusions successives : 2 noyaux d’hydrogène --> deutérium + particules (positron et neutrinos) Deutérium + hydrogène --> Hélium 3 Hélium 3 + Hélium 3 --> Hélium 4 Le noyau lourd obtenu est plus léger que la somme des masses des noyaux légers. Comme e = mc^2 d’après Einstein, la différence de masse est convertie en énergie.

Grand 2 : Comment réaliser la fusion sur Terre ? Il faut choisir les isotopes de l’hydrogènes pour lesquels la fusion est la plus simple. Deutérium et tritium = isotopes de l’hydrogène idéal pour la fusion mais introuvables dans l Il faut choisir les isotopes de l’hydrogène pour lesquels la fusion est la plus simple.

Deutérium et tritium = isotopes de l’hydrogène idéals pour la fusion mais introuvables dans la nature.

Fabrications artificielles de ces isotopes.

Tritium instable : se désintègre en moins de 12 ans.

Pas dans la nature.

Fabricable artificiellement à partir de la fission du lithium avec un neutron.

Deutérium peut être extrait de l’eau (33 mg dans 1 L).

Réaction : ¹H + ²H --> ⁴He + 1 ⁰n + 1 ⁰n L’énergie libérée sera emportée hors du plasma par les neutrons issus de la réaction et sera absorbée par les parois du réacteur en transformant leur énergie sous forme de chaleur qui chauffe de l’eau pour faire tourner des turbines branchées au réseau électrique.

Si la réaction est parfaitement optimisée, 1 g de deutérium fournit autant d’énergie que 3 tonnes de pétrole. fait converger des lasers qui délivrent une puissance de 300 000 milliards de watts.

Cela va former un plasma d’environ 20 millions de degrés et d’une densité d’environ 1 000 000 kg/m³.

La réaction dure quelques picosecondes, et un tiers du combustible est consommé. Confinement magnétique : Il s’agit de la création d’une boîte dans laquelle le plasma est renfermé.

Les bobines entourant la boîte empêchent le plasma d’entrer en contact avec les parois.

Le plasma est chauffé par un courant électrique qui le parcourt et qui agit avec les bobines, ainsi que par des rayonnements micro-ondes. La fusion est elle l’avenir du nucléaire Introduction Le réchauffement climatique représente aujourd’hui l'un des défis les plus pressants de notre époque.

La transition vers des sources d'énergie plus propres et durables est en effet devenue un impératif absolu pour préserver notre planète et assurer un avenir viable pour les générations futures. Parmi les solutions énergétiques disponibles, la fission nucléaire a émergé comme une technologie clé depuis plusieurs décennies.

Elle alimente actuellement des centrales à travers le monde, fournissant une part importante de l'électricité mondiale, offrant une source d'énergie puissante, relativement propre, avec des émissions de gaz à effet de serre très inférieures à celles des combustibles fossiles.

Cependant, elle n'est pas exempte de défauts, notamment la gestion des déchets radioactifs et les risques associés à la sécurité. Face à ces défis, la fusion nucléaire émerge comme une alternative prometteuse. Ce qui nous amène à nous demander : la fusion est-elle l’avenir du nucléaire : Pour répondre à cette question, nous présenterons le phénomène de fusion nucléaire puis nous examinerons comment l’homme peut-il la reproduire sur Terre, ensuite nous réaliserons une comparaison entre l’énergie produite par fusion, fission nucléaire.

Et enfin nous étudierons les avantages et défis qui découlent de la fusion nucléaire.² I qu’est-ce que la fusion nucléaire : Pour comprendre ce qu’est la fusion nucléaire cela il faut revenir à l’étude des atomes Un atome est constitué d’un noyau central, composé de protons (chargés positivement) et de neutrons (sans charge), entouré d’un nuage électronique où les électrons (chargés négativement) orbitent.

Ces protons et les neutrons sont liés ainsi entre eux par interaction nucléaire. Une réaction nucléaire est le processus au cours duquel un ou plusieurs noyaux atomiques sont transformés pour donner des noyaux de masse et/ou de charge différentes.

Elle se distingue d'une réaction chimique, qui ne concerne que les électrons ou les liaisons entre les atomes. La fusion est ainsi une réaction nucléaire dans laquelle deux noyaux atomiques léger s’assemblent pour former un noyau plus lourd.

Cette réaction est à l’œuvre de manière.... »