la nouvelle génération de réacteur nucléaire

ITER

L’énergie des étoiles

Plan de l’exposé

I. Etat de nos ressources énergétiques actuelles

II. Comment produire de grandes quantités d’énergie

III. Principe et avantages de la fusion nucléaire

IV. Les contraintes liées à la fusion

V. Le projet ITER

VI. Conclusion

Plan de l’exposé

I. Etat de nos ressources énergétiques actuelles

II. Comment produire de grandes quantités d’énergie

III. Principe et avantages de la fusion nucléaire

IV. Les contraintes liées à la fusion

V. Le projet ITER

VI. Conclusion

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II. Comment produire de grandes quantités d’énergie

III. Principe et avantages de la fusion nucléaire

IV. Les contraintes liées à la fusion

V. Le projet ITER

VI. Conclusion

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II. Comment produire de grandes quantités d’énergie

III. Principe et avantages de la fusion nucléaire

IV. Les contraintes liées à la fusion

V. Le projet ITER

VI. Conclusion

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II. Comment produire de grandes quantités d’énergie

III. Principe et avantages de la fusion nucléaire

IV. Les contraintes liées à la fusion

V. Le projet ITER

VI. Conclusion

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II. Comment produire de grandes quantités d’énergie

III. Principe et avantages de la fusion nucléaire

IV. Les contraintes liées à la fusion

V. Le projet ITER

VI. Conclusion

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III. Principe et avantages de la fusion nucléaire

IV. Les contraintes liées à la fusion

V. Le projet ITER

VI. Conclusion

9/36Christophe, Romain 2006

EEVOLUTION DE NOS BESOINS ENERGETIQUES

AUGMENTATION DE LA POPULATION

AUGMENTATION DE LA CONSOMMATION D’ENERGIE DANS LES ANNEES A VENIR

Augmentation des besoins qualitatifs et quantitatifs (x2)

10/36Christophe, Romain 2006

Nos ressources énergétiques s’épuisent

Stocks de combustible fossile de plus en plus faibles

Problèmes liées aux énergies fossiles:

Energie polluante

Solution:

Energies renouvelables

Energie nucléaire

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III. Principe et avantages de la fusion nucléaire

IV. Les contraintes liées à la fusion

V. Le projet ITER

VI. Conclusion

12/36Christophe, Romain 2006

En « Cassant » un atome lourd : c’est la fission

En « Assemblant » deux atomes : c’est la fusion

Comment produire de grandes quantités d’énergie ?

Ces réactions libèrent beaucoup d’énergie

13/36Christophe, Romain 2006

L’énergie cinétique est l’énergie acquise par un corps quand il est en mouvement

Une définition : l’électron-volt

L’électron-volt est l’énergie cinétique acquise par un électron de vitesse initiale nulle sous l’influence

d’une tension de 1 volt

1 eV = 1.6x10-19 J

14/36Christophe, Romain 2006

La fusion sur Terre

L'homme cherche à maîtriser la fusion sur Terre pour recréer l’énergie des étoiles.

Au départ la fusion n’était pas contrôlée

On l’employait dans les bombes pour générer une grande quantité d’énergie

Aujourd’hui on arrive à la contrôler mais cela a posé de nombreux problèmes techniques

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II. Comment produire de grandes quantités d’énergie

III. Principe et avantages de la fusion nucléaire

IV. Les contraintes liées à la fusion

V. Le projet ITER

VI. Conclusion

16/36Christophe, Romain 2006

Qu’est-ce que la fusion peut apporter à l’humanité ?

1) Un carburant inépuisable

2) Une production peu dangereuse

3) Une production peu polluante

17/36Christophe, Romain 2006

Le principe de la fusion

La fusion des noyaux:

Un noyau plus lourd

De la chaleur

C’est grâce à la chaleur émise que l’on peut obtenir de l’énergie électrique

18/36Christophe, Romain 2006

Comment obtenir de l’électricité ?

Le but de tout réacteur est de produire de l’électricité 

Un réacteur nucléaire chauffe de l’ eau.

(C’est une bouilloire géante)

Les vapeurs d’ eau sont récupérées et alimentent une turbine qui va produire de

l’électricité.

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III. Principe et avantages de la fusion nucléaire

IV. Les contraintes liées à la fusion

V. Le projet ITER

VI. Conclusion

20/36Christophe, Romain 2006

La fusion : Principe - difficultés

C’est le mariage de deux atomes légers, qui va donner un autre atome plus lourd

Difficile a obtenir car les noyaux ainsi que les électrons se repoussent Nécessite des pressions

et températures extrêmes

Requière des installations énormes et coûteuses pour reproduire la fusion

21/36Christophe, Romain 2006

Principe physique de la fusion

Pour que les noyaux fusionnent, il faut vaincre cette force électrique de répulsion :

- il faut augmenter la température pour augmenter la probabilité de choc et la force des chocs et donc de fusion

(dans le soleil : plusieurs millions de degrés)

22/36Christophe, Romain 2006

Les contraintes de la fusion

La fusion nécessite des températures extrêmes

L’atome s’ionise et libère ses électrons pour former un plasma dense et chaud

Aucune paroi matérielle ne peut contenir une telle chaleur

On utilise des parois magnétiques

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IV. Les contraintes liées à la fusion

V. Le projet ITER

VI. Conclusion

24/36Christophe, Romain 2006

Qu’est-ce que ITER ?

ITER est un réacteur a fusion

International

Thermonuclear

Experimental

Reactor

ITER fonctionne sur le principe du tokamak

25/36Christophe, Romain 2006

Qu’est-ce que le tokamak ?

Le tokamak est un réacteur conçu pour contenir le plasma.

Le tokamak a été construit en forme de tore pour que le plasma soit toujours en mouvement

Combiné avec les champs magnétiques intenses, cela permet de réduire la températures aux parois d’ITER

C’est un courant qui allume le plasma contenu dans le réacteur. Le complément de chauffage se fait par micro-onde ou faisceaux de particules, cela représente 40 mégawatts dans ITER( un micro onde consomme 1200kW).

26/36Christophe, Romain 2006

Comment fonctionne le tokamak ?

1. Le réacteur est alimenté par des isotopes de l’hydrogène,

A) Les différentes étapes de fonctionnement

2. A 100 millions de degrés la réaction nucléaire se déclenche,

3. La chaleur générée produit de l’énergie.

27/36Christophe, Romain 2006

Comment fonctionne le tokamak ?

B) Coupe schématique d’un tokamak

28/36Christophe, Romain 2006

Comment fonctionne le tokamak ?

C) Le système magnétique d’ITER

ITER contient des aimants que l’on peut classer en deux catégories distinctes: les bobines du champ poloïdal et les bobines du champ toroïdal comprenant le solénoïde central

Un des aimants d’ITER

Champ poloïdal

Champ toroïdal

29/36Christophe, Romain 2006

Confinement magnétique du plasma

30/36Christophe, Romain 2006

Confinement magnétique du plasma

Champ toroïdal Champ poloïdal

Champ hélicoïdal résultant

Plus

Égal

Le plasma est isolé

de la paroi du réacteur !

31/36Christophe, Romain 2006

ITER : un projet issu d’une collaboration planétaire

32/36Christophe, Romain 2006

ITER en FRANCE

Dans le sud de la France à Cadarache

Une installation pilote pour :

- démontrer la faisabilité scientifique de la fusion

- valider les technologies développées pour la fusion

- Objectifs : montrer que l’on peut contrôler la fusion

33/36Christophe, Romain 2006

Un réacteur de plus ?

Le but du programme ITER est de réaliser un réacteur commercialisable.

Le Tokamak Tore-Supra (Cadarache, France) a réalisé une décharge record en terme de durée : 4 min et 25 s contre seulement quelques secondes pour le JET.

34/36Christophe, Romain 2006

Un projet moins ambitieuxLe projet ITER de 1988 devait permettre d’atteindre le point d’ignition

ITER, un projet ambitieux?

Mais considéré comme trop cher, ce projet a été revu à la baisse

Il était capable de produire 1 500 MW d’énergie pendant 1 000 secondes, le réacteur proposé aujourd’hui ne produira que 400 à 500 MW pendant 400 secondes.

Un projet plus modeste qui a permis de diviser le budget par deux.

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V. Le projet ITER

VI. Conclusion

36/36Christophe, Romain 2006

Expérience ITER : conclusion

Un homme !