Sunday, July 03, 2005

France to Host Fusion Project

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Actualizado el 7 de Junio de 2006
Updated on June 7, 2006




An 18-month deadlocked contest between Japan and Europe over where a 10 billion experimental fusion reactor will be built has been decided – with France as the winner.

On Tuesday 28 June, Japan bowed out at a meeting of the six international partners in Moscow. Cadarache, near Marseille in southern France, will be the site of the International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER) project. In return, Japan was promised a host of benefits, including contract work, a significant leadership role and support for hosting the next fusion project.

Unlike today’s fission plants, a fusion reactor would not be vulnerable to meltdowns and its fuel could not be turned into nuclear bombs. Waste from such a plant would only be radioactive for about 100 years.

Despite more than 50 years of trying, however, researchers have not yet been able to develop a fusion reactor that produces more energy than is put in. But hopes are high that the long-planned ITER project will succeed.

ITER will use deuterium, extracted from seawater, as its major fuel and a giant electromagnetic ring to fuse atomic nuclei at extremely high temperatures. It aims to fuse the nuclei by heating a mass of gas plasma to 200 million degrees celsius and holding it in suspension with powerful magnetic fields. This doughnut-shaped mass is expected to produce 400MW-700MW of heat within the few minutes that it stays stable. If all goes to plan, ITER will generate five to ten times more energy than is put in to it.

Once that principle is proven, researchers hope to take the next step and build a prototype fusion reactor called DEMO. This would convert the heat produced by fusion into useful electricity. But some argue it could be at least 50 years before a commercially viable reactor is built, if at all.


Sept questions pour comprendre l'importance du projet
Julien Bourdet et Cyrille Vanlerberghe
Le Figaro. (Sciences & Santé) 28 juin 2005


A quoi va servir Iter?
Iter (International thermonuclear experimental reactor) ne va pas résoudre tous les problèmes énergétiques de la planète du jour au lendemain, mais il va tout de même tenter de prouver qu'il est possible de produire de l'énergie en grande quantité à partir des réactions de fusion nucléaire. Les réacteurs nucléaires actuels qui produisent de l'électricité tirent parti de réactions de fission : les réactions nucléaires y brisent des gros atomes d'uranium en deux atomes plus petits. Au passage, la réaction émet de la chaleur, qui est ensuite convertie en électricité par une turbine.

Le rêve de la fusion est de tout autre nature. Au lieu de briser des gros atomes, il est ici question de faire fusionner deux petits atomes en un plus gros. Ce type de réaction est la source d'énergie interne qui anime le coeur du Soleil. Les militaires ont dans leurs arsenaux des armes thermonucléaires, des bombes à hydrogène, qui tirent parti de l'immense énergie libérée par la fusion de noyaux d'hydrogène. Mais, depuis presque cinquante ans, les physiciens savent que ces réactions de fusion sont très difficiles à contrôler et à obtenir de manière non explosive. Aujourd'hui, pour progresser, les physiciens ont besoin d'une installation dix fois plus puissante que celles existant, notamment à Cadarache.

Comment fonctionne un réacteur de fusion?
L'une des pistes étudiées pour maîtriser la fusion, celle retenue pour Iter, consiste à chauffer un gaz à de très hautes températures et à le confiner dans un anneau magnétique avec de puissants électroaimants. Ce dispositif, inventé par les Russes en 1968, porte le nom de tokamak. Le tokamak d'Iter sera un anneau géant, de plus de 12 mètres de diamètre, et d'un volume intérieur de 837 m3, composés par des aimants supraconducteurs, comme ceux du réacteur français Tore Supra à Cadarache, qui fonctionne depuis 1988. Dans cette enceinte magnétique en forme d'anneau, le gaz (un mélange de deutérium et de tritium, des formes lourdes de l'hydrogène) sera porté à des températures de plus de cent millions de degrés. C'est à cette condition que tritium et deutérium pourront fusionner. Les deux grands objectifs techniques d'Iter sont de réussir à atteindre les puissances nécessaires (500 MW) pour entretenir des réactions de fusion, et de maintenir cet état pendant au moins 300 secondes. Le tokamak le plus puissant au monde, le JET européen en Grande-Bretagne, a atteint un pic d'énergie par fusion de 16 MW en 1997, mais seulement pendant quelques secondes. En 2003, le tokamak Tore Supra au centre CEA de Cadarache, moins puissant que le JET et incapable de produire des réactions de fusion, a réussi à garder le confinement d'un plasma chaud pendant la durée record de 6 minutes et trente secondes.

La fusion est-elle une énergie inépuisable?
En théorie, il suffit de seulement 1 kg de deutérium et de 10 kg de lithium (à partir duquel on obtiendra le tritium) pour qu'une centrale à fusion fabrique 1 000 MW d'électricité pendant un jour. A titre de comparaison, c'est 500 kg d'uranium qu'il faut pour la même puissance et près de 10 000 tonnes de charbon. Mais peut-on parler pour autant d'énergie inépuisable ? Pour le deutérium, pas de problème. C'est un élément très facile à produire en grande quantité, par électrolyse de l'eau de mer. Pour le lithium, c'est plus compliqué. C'est un élément plus rare dans la nature. On peut aussi l'extraire de l'eau de mer, mais plus difficilement que le deutérium. Deuxième difficulté posée par le lithium : une fois introduit dans le réacteur, il s'agit de le transformer en tritium pour que s'opère sa fusion avec le deutérium. Iter ne relèvera que partiellement ce défi : le réacteur ne produira pas son propre tritium, mais sera alimenté en continu de cet élément.

La fusion est-elle une énergie propre?
Contrairement à la fission (la réaction utilisée dans les centrales nucléaires), la fusion n'entraînera pas de production de déchets à très longue durée de vie, dépassant le millier d'années. C'est ce qui en fait une énergie plus propre. En revanche, la fusion générera des éléments radioactifs de plus courte durée de vie qu'il faudra retraiter. Premiers concernés, les matériaux métalliques qui constituent l'anneau de confinement du réacteur. Sous l'action du bombardement des neutrons créés par la réaction de fusion, des éléments radioactifs tel le cobalt apparaîtront. Le démantèlement d'Iter, après vingt ans de fonctionnement, prévoit de laisser une partie de ces matériaux sur place, le temps que leur taux de radioactivité baisse, et d'en recycler une autre partie. Autre type de déchets : les matériaux qui auront été en contact avec le tritium. Pour les retraiter, il faudra procéder à une maintenance régulière du réacteur. Au total, c'est l'équivalent du volume de déchets d'une centrale nucléaire de même puissance qui sera produit. Par ailleurs, il faut noter que, comme leurs équivalentes nucléaires, les centrales à fusion ne produiront pas de gaz à effet de serre, responsables du réchauffement climatique.

Iter est-il dangereux?
Contrairement aux centrales nucléaires actuelles, l'emballement des réactions nucléaires est intrinsèquement impossible au sein d'un réacteur de fusion. Iter et ses successeurs n'auront donc pas de risque de catastrophe majeur de type Tchernobyl. Le gigantesque anneau magnétique d'Iter ne contiendra en effet que quelques grammes de combustibles (du deutérium et du tritium) dans un volume de plus de 800 m3. Les réactions de fusion ne peuvent avoir lieu que si la température de ce gaz ionisé, le plasma, est assez élevée. Or, si, pour une raison ou pour une autre, l'équilibre à l'intérieur de l'anneau venait à être rompu, le plasma ne pourrait que se refroidir rapidement, ce qui arrêterait aussitôt les réactions de fusion. Les seules contraintes d'un réacteur de fusion concernent des règles de protection contre les radiations, à cause de l'émission de neutrons très énergétique et de la présence de tritium, produit radioactif. En revanche, le réacteur ne mettra en danger ni l'environnement ni les populations aux alentours.

Iter produira-t-il de l'électricité?
Non. Iter est seulement un instrument de recherche, il ne sera pas relié au réseau de distribution d'électricité. Son but est de trouver les conditions optimales dans lesquelles réaliser la fusion. Objectif : créer une réaction de fusion qui génère une puissance de 500 mégawatts pendant plus de 300 secondes. Alors seulement il sera possible de passer à l'étape suivante : produire de l'électricité à partir de la fusion. Cet objectif devrait être atteint par le successeur d'Iter, le premier prototype industriel de réacteur à fusion, appelé pour le moment Demo. Sa taille devrait être de 20% supérieure à celle d'Iter, ce qui lui permettra de générer une fusion en continu avec une puissance de 1 000 MW, soit la puissance d'une tranche de centrale nucléaire classique. Demo pourrait fonctionner au mieux à partir de 2035. Et l'on attend pas le premier kilowatt d'électricité de fusion avant 2050.

Le succès est-il assuré?
Avec un budget de 10 milliards d'euros étalés sur trente ans, les politiques aimeraient pouvoir avoir l'assurance qu'Iter sera un succès et atteindra ses objectifs. Certains chercheurs s'interrogent sur l'opportunité de mobiliser tant de moyens sur ce seul projet. Et, pourtant, il s'agit d'un projet de recherche avec des défis à la fois scientifiques et techniques, et des difficultés imprévues peuvent très bien survenir. Et, même si Iter arrive au terme de ses trente années d'existence, il faudra ensuite réussir le saut suivant : le passage à un réacteur de dimensions industrielles, capable de produire de grosses quantités d'électricité en continu.

Certaines des interrogations les plus sérieuses sur l'avenir de la fusion contrôlée concernent d'ailleurs des aspects qui ne font pas partie des objectifs premiers d'Iter. La couverture interne de l'anneau métallique résistera-t-elle aux bombardements de neutrons de très haute énergie ? Arrivera-t-on à produire en assez grande quantité le tritium, que l'on ne trouvera pas dans la nature?

Francia vence a Japón en la batalla por acoger el proyecto ITER. El Mundo. Miércoles, 29 de junio de 2005.


Europa se prepara para el ITER Malen Ruiz de Elvira (EL PAÍS - 07-06-2006)


YOU TUBE VIDEOS

ITER Starmakers - The nuclear future

ITER R&D Projects

ITER Assembly

LINKS

Wikipedia:
Tokamak
ITER

El Plasma Visto de Cerca Silvia Bravo. FCE. Méjico.

Descargas eléctricas en gases y plasmas: aplicaciones José Antonio Vallés Abarca. Universidad de Alicante, 1998.

Massachusetts Institute of Technology: Introduction to Plasma Physics I MIT OpenCourseWare. 2003.

CIEMAT
Laboratorio Nacional de Fusión
Glosario de Términos de Fusión y de ITER

EU Research Fusion Energy

JET, the world's largest nuclear fusion research facility.

FEEL Fusion Energy Engineering Laboratory. Departament de Física i Enginyeria Nuclear Escola Tècnica Superior d'Enginyeria Industrial de Barcelona Universitat Politècnica de Catalunya.

Grupo de Física de Plasmas Universidad Carlos III. Madrid

IOP Electronic Journals
Nuclear Fusion
Plasma Physics and Controlled Fusion

The Burning Plasma Research Group Italy

Il traguardo della fusione nucleare ENEL.
Il nucleare “pulito” continua ad essere invocato come una delle opzioni energetiche di maggiore interesse per gli anni a venire. Ma la strada da percorrere è irta di difficoltà, né si può dire quanto sarà lunga

Fusione ENEA (Ente per le Nuove tecnologie, l’Energia e l’Ambiente). Italia
FTU Frascati Tokamak Upgrade. ENEA (Italia)

Istituto di Fisica del Plasma "Piero Caldirola" Milan. (Italia)

Reattori Nucleari a Fusione Roberto Renzetti.
Fusione nucleare, lo stato dell'arte Franco Pallavicini



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