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 La propulsion à fusion

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lambda0


lambda0

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MessageSujet: La propulsion à fusion   La propulsion à fusion EmptyLun 3 Oct 2005 - 10:50

Steph : j'ai divisé le sujet pour que la discussion sur la propulsion à fusion se retrouve dans cette rubrique.

Très juste. Mettons qu'il s'agirait d'une échelle de temps de un siècle, et sur un plan plus général, il s'agit bien d'espoirs, mais quand même d'espoirs raisonnés avec des justifications rationnelles.
Je parlais de possibilités physiquement concevables à long terme dans le sens que celà doit être basé sur de la physique connue : pas de "warp drive", "générateur mu" et autres divertissements de physiciens, mais plutôt la propulsion nucléaire ou la fusion.
Il n'y a probablement aucune possibilité de colonisation importante à l'échelle d'un siècle, mais quand même peut-être une petite implantation permanente de quelques centaines de personnes sur Mars.
En ce qui concerne la fusion controlée, je connais un peu la question (j'ai travaillé sur la fusion en confinement inertiel), et de façon assez surprenante, il y a une possibilité qu'un propulseur à fusion fonctionne bien avant des centrales énergétiques terrestres, parce que les contraintes sont un peu moins fortes. Accesoirement, la NASA avait un important programme de recherche sur la fusion, qui a été cloturé en 1978, les financements étant redirigés vers la navette. Ces recherches ont quand même débouché sur le moteur plasmique Vasimr, qui peut être vu comme une étape intermédiaire.
Ce programme de recherche a repris, de façon assez discrête, il y a quelques années. Mais bon, on en a quand même bien pour 50 ans. Et en attendant, on peut avoir développé un moteur plasmique de puissance, qui serait donc une technologie intermédiaire.

Dans tous les cas, je pense qu'il ne faut pas aller sur Mars tant qu'on ne dispose pas du système de propulsion permettant de réduire le temps de vol à moins de 2 mois, même s'il faut 40 ans pour que ce système fonctionne.
Donc : pour l'exploration à finalité de colonisation, mais sans précipitation.
Et en particulier, je ne suis pas très partisan de plans du type "Mars Direct" : surement plus coûteux qu'il n'y parait et trop dangereux avec les techniques actuelles.

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Henri
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Henri

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MessageSujet: Re: La propulsion à fusion   La propulsion à fusion EmptyLun 3 Oct 2005 - 19:36

lambda0 a écrit:
En ce qui concerne la fusion controlée, je connais un peu la question (j'ai travaillé sur la fusion en confinement inertiel), et de façon assez surprenante, il y a une possibilité qu'un propulseur à fusion fonctionne bien avant des centrales énergétiques terrestres, parce que les contraintes sont un peu moins fortes.
Etrange, à ma connaissance c'est la fusion Deutérieum-He3 qui est privilégiée dans les études de propulseurs spatiaux (pas de neutrons à 14Mev), or cette réaction est autrement plus difficile à déclencher que la fusion Deutérium-Tritium prévue dans la production d'énergie électrique.

Henri
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SBrunier
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MessageSujet: Re: La propulsion à fusion   La propulsion à fusion EmptyLun 3 Oct 2005 - 20:43

Lambda0 et Henri,

Je me perd dans votre intéressant échange. D'abord Lambda0 nous dit, en gros "C'est plus facile de faire un propulseur à fusion qu'une centrale à fusion, les contraintes sont moins fortes".

Très intéressant, mais pourquoi les contraintes sont elles moins fortes ?

Puis Henri nous dit : "La fusion Deutérium-Tritium est plus facile à initier que la fusion Deutérium-Hélium 3"

Mince ! Je pensais que c'était rigoureusement identique !
Tu es sûr ? Dans quelle mesure est-elle "plus difficile" ? La température du plasma ?

Déjà que la fusion Deutérium-Tritium, on n'est pas arrivé, alors avec l'hélium-3 (qu'il faut aller cueillir sur la Lune, en plus…).

Plus généralement, lorsque l'on voit le scepticisme de nombre de physiciens quant à la fusion… On attend un véritable démonstrateur de réacteur (peut-être, si çà marche, ce qui n'est pas sûr…) dans 50 ans… Iter n'est qu'un démonstrateur de démonstrateur…

Ca, c'est clair que c'est de la recherche...

S
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Henri
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MessageSujet: Re: La propulsion à fusion   La propulsion à fusion EmptyLun 3 Oct 2005 - 23:01

SBrunier a écrit:
Lambda0 et Henri,
...Puis Henri nous dit : "La fusion Deutérium-Tritium est plus facile à initier que la fusion Deutérium-Hélium 3"...

...Mince ! Je pensais que c'était rigoureusement identique !
Tu es sûr ? Dans quelle mesure est-elle "plus difficile" ? La température du plasma ?...
Non, ces deux réactions ne sont pas identiques. Un proton (celui du D) et deux autres protons (ceux de He3) se repoussent plus énergiquement que deux protons (un du D et un du T). Résultat, le critère de Lawson est plus sévère pour la réaction D-He3... non seulement la température doit être plus élevée, mais comme les sections efficaces et taux de réactions maximales ne sont pas aussi bonnes, il faut des temps de confinement plus long, un confinement plus intense...etc.

SBrunier a écrit:
Déjà que la fusion Deutérium-Tritium, on n'est pas arrivé, alors avec l'hélium-3 (qu'il faut aller cueillir sur la Lune, en plus…).
Si, on y arrive ! Le JET à Culham, qui a près de 15 ans, brûle déjà en D-T une puissance thermonucléaire égale à 50% de la puissance de chauffage injectée dans le plasma. Cela lui serait impossible avec la réaction D-He3... D'ailleurs les générations précédentes de tokamak n'étaient capables de brûler que des fractions insignifiantes de plasma comparativement à la puissance de chauffe du plasma, au point que l'on y injectait même pas de Tritium.
Maintenant, pour le confinement inertiel, je suis effectivement curieux de connaître ces contraintes qui peuvent inverser les choses.

Quant à l'He3 lunaire, je n'y ai pas fait allusion, je pensais en fait secrètement à celui de l'atmosphère des planètes joviennes 8)
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MessageSujet: Re: La propulsion à fusion   La propulsion à fusion EmptyMar 4 Oct 2005 - 8:10

Bonjour

Voici quelques indications.

La fusion D-He3 est probablement irréalisable dans une configuration en confinement magnétique comme le Tokamak : on n'arriverait tout simplement pas à confiner le plasma, et à chauffer suffisamment (à 1 milliard de degrés !).
Certaines configurations de configuration magnétique, dans lesquelles les faisceaux d'ions sont accélérés avant d'être injectés dans le plasma peuvent éventuellement permettre d'aller plus loin, mais ces développements sont encore embryonnaires.
Voici un exemple d'une telle configuration :
http://fusion.ps.uci.edu/artan/Papers/CBFRforSpacePropulsion.pdf
Remarquer que l'étude ne se limite pas à la réaction D-He3 : on considère aussi p-B11, D-Li6, réactions intéressantes parce que les réactifs sont abondants, ce qui n'est pas le cas de He3.
Mais les configurations en confinement magnétiques souffrent d'un handicap : la masse importante des aimants qui créent le champ de confinement.
On peut quand même noter que les recherches sur la fusion magnétique effectuées à la NASA dans les années 70 ont débouchées sur un moteur plasmique à haute impulsion spécifique : le VASIMR, dont un prototype est en cours de test, et dans lequel le plasma est quand même chauffé à 10 millions de degrés. Ce n'est pas de la fusion, mais ce moteur produit déjà une Isp de 30000 s.

Cependant, les configurations en confinement inertiel semblent plus appropriées pour les applications spatiales, en menant à des systèmes moins massifs.
Pour une présentation de ce mode de fusion, voir :
http://www.ens-lyon.fr/DSM/magistere/projets_biblio/2001/jpcolomb/presentationcol2.htm

Pour la propulsion, le principe consiste à injecter de l'énergie sur une bille d'environ 3 mm de diamètre, constituée des réactifs de fusion. Cette injection d'énergie peut être réalisée par un laser de puissance, des faisceaux d'ions lourds, mais aussi, dans le cas de la propulsion, par un faisceau d'anti-protons. Cet apport d'énergie provoque la compression et l'échauffement de la bille, suffisamment pour amorcer la fusion. Pour la propulsion, on utilise une réaction libérant l'essentiel de l'énergie sous la forme d'ions chargés qui sont ensuite collimatés par un champ magnétique, de façon à former le faisceau de propulsion (tuyère magnétique).
Le système d'injection peut éventuellement être aussi assez massif, mais déjà moins que les aimants du confinement magnétique. Et la recherche porte sur l'injection par un faisceau d'anti-protons à basse énergie, ce qui devrait mener à un système encore moins massif, même utilisable pour propulser des sondes.

L'utilisation de la fusion pour la propulsion spatiale se présente de façon un peu plus favorable que pour la production d'énergie électrique pour les raisons suivantes :
- On est déjà dans le vide
- Moins de contraintes mécaniques
- Et surtout, le rendement nécessaire est inférieur : dans une centrale énergétique à fusion, on récupèrerait moins de 30% de la puissance thermique sous forme d'électricité, alors que pour la propulsion, la poussée est produite directement par l'éjection du plasma. Moins complexe, et aussi moins massif qu'une centrale énergétique.

Voilà, pour résumer.
Il y a évidemment de nombreux problèmes techniques à résoudre avant que tout celà ne fonctionne, mais il est intéressant de noter qu'il ne s'agit pas seulement d'études papier et que la NASA travaille en partenariat avec le LANL et des universités sur des systèmes de tests.

Pour un aperçu un peu général :
http://gltrs.grc.nasa.gov/reports/1996/TM-107030.pdf
Document déjà un peu ancien, mais un peu synthétique et qui pose les problèmes. Depuis cette époque, de nouveaux concepts de fusion inertielle ont émergé.

A+
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MessageSujet: Re: La propulsion à fusion   La propulsion à fusion EmptyMar 11 Oct 2005 - 15:32

Tout un dossier concernant l'usage de la propulsion nucléaire, thermonucléaire, à anti-protons et positrons sous forme de documents pdf en anglais, à http://minilien.com/?tnw3A1fGYg
(si exceptionnellement le lien ne fonctionnait pas, réessayer quelques heures plus tard)


Dernière édition par le Mer 15 Mar 2006 - 22:33, édité 1 fois
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MessageSujet: Re: La propulsion à fusion   La propulsion à fusion EmptyMer 12 Oct 2005 - 7:31

Bonjour

Merci pour ces références.
Pour compléter, en voici quelques autres, issues d'une biblio que j'ai faite il y a quelques mois.


http://www.osti.gov/bridge/servlets/purl/324289-cMnvOZ/webviewable/324289.pdf
http://gltrs.grc.nasa.gov/reports/2005/TM-2005-213559.pdf
http://gltrs.grc.nasa.gov/reports/2001/CR-2001-211116.pdf

[3] "AIMStar: Antimatter initiated microfusion for precursor interstellar missions", R.Lewis, Laboratory for Elementary particles science, dpt of physics, Pennsylvania State University
http://www.engr.psu.edu/antimatter/Papers/AIMStar_99.pdf
[4] "Antiproton-catalized microfission/fusion propulsion systems for exploration of the outer solar system and beyond", G.Gaidos,Laboratory for Elementary particles science, dpt of physics, Pennsylvania State University
http://www.engr.psu.edu/antimatter/Papers/ICAN.pdf
[5] "Production and trapping of antimatter for space propulsion applications", M.Holzscheiter,Laboratory for Elementary particles science, dpt of physics, Pennsylvania State University
http://www.engr.psu.edu/antimatter/Papers/anti_prod.pdf
[6] "Antiproton-initiated LiH plasma generated in a Penning Trap", K.Meyer, Propulsion engineering research center, Penn State University
http://www.engr.psu.edu/antimatter/Papers/web_LiH_final.pdf
[7] "Antimatter production for near term propulsion applications", NASA Marshall Space Flight Center
http://www.engr.psu.edu/antimatter/Papers/NASA_anti.pdf
[8] "Considerations for steady-state FRC_based fusion space propulsion", M.J.Schaffer, General Atomics IR&D
http://web.gat.com/pubs-ext/MISCONF00/A23579.pdf
[9] "A spherical torus nuclear fusion reactor space propulsion vehicle concept for fast interplanetary travel", C.Williams, Lewis Research Center, NASA/TM-1998-208831
http://trajectory.grc.nasa.gov/aboutus/papers/AIAA-98-3591.pdf
[10] "Colliding beam fusion reactor space propulsion system", A.Cheung, University of California
http://fusion.ps.uci.edu/artan/Papers/CBFRforSpacePropulsion.pd
[11] "Energy issues working group on long-term visions for fusion power", D.Steiner
http://www.ap.columbia.edu/SMproceedings/10.EnergyIssues/10.EnergySubgroupA.pdf
[12] "Propulsion for interstallar space exploration", G.Genta, Mechanics dpt, Politecnico di Torino, Italy
http://www.giancarlogenta.it/cospar.pdf

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MessageSujet: Re: La propulsion à fusion   La propulsion à fusion EmptyMer 12 Oct 2005 - 17:00

Ce qui me parait surtout très intéressant ce sont les travaux sur les condensats de Bose-Einstein de positronium. Là c'est une véritable révolution technologique qui pourrait surgir, et pas seulement dans le domaine de la propulsion spatiale...
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MessageSujet: Re: La propulsion à fusion   La propulsion à fusion EmptyMer 12 Oct 2005 - 17:56

Celà résoudrait un des nombreux problèmes liés à l'utilisation de l'antimatière : le stockage.
Il y a aussi des travaux sur le stockage de l'antihydrogène.
Mais dans les deux cas, il s'agit de stocker l'antimatière sous une forme neutre, pour s'affranchir des limitations des trappes de Penning.
Il y a des systèmes de propulsion utilisant de l'antimatière qui ne sont pas si spéculatifs, peut-être pas beaucoup plus complexe qu'un moteur nucléothermique.
Accessoirement, il y a quand même bien des indications que les américains essaient de mettre en place une capacité de fabrication d'antimatière, peut-être de quelques centaines de microgrammes par an, mais il est difficile d'avoir des infos précises là dessus, et c'est probablement aussi du confidentiel défense.

On devrait quand même voir des choses intéressantes dans les années qui viennent...
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MessageSujet: Re: La propulsion à fusion   La propulsion à fusion EmptyJeu 13 Oct 2005 - 0:11

En fait, je subodore que c'est vers le positronium que se dirigent les travaux les plus "discrets" : pas d'activation des noyaux par les photons de 512 KeV, rendement de "conversion" de l'énergie cinétique en paires e- e+ ralenties beaucoup plus élevé que pour p pbarre, stockage théoriquement possible sous forme de BEC si la luminosité de la source de positronium est suffisante, absorption des photons d'annihilation par 4 mm de Tungstène ou 90 m d'air seulement…
A suivre dans les années à venir.
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MessageSujet: Re: La propulsion à fusion   La propulsion à fusion EmptyVen 23 Juin 2006 - 7:53

Henri a écrit:
lambda0 a écrit:
Les réacteurs à fusion p-B11 ou D-Li6/H-Li7 envisagés éjectent directement le plasma de fusion, par une tuyère magnétique.
Ce sont des réactions dont les sections efficaces de captures ne deviennent acceptables que pour des températures pharamineuses...
lambda0 a écrit:
Sinon, j'ai vu quelques autres idées depuis, et on doit pouvoir réduire la complexité et la masse du système...
Lesquelles ? Comment ?

Amicalement
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MessageSujet: Re: La propulsion à fusion   La propulsion à fusion EmptyVen 23 Juin 2006 - 7:55

Henri a écrit:
lambda0 a écrit:
Les réacteurs à fusion p-B11 ou D-Li6/H-Li7 envisagés éjectent directement le plasma de fusion, par une tuyère magnétique.
Ce sont des réactions dont les sections efficaces de captures ne deviennent acceptables que pour des températures pharamineuses...
1 ou 2 milliards de K pour p-B11.
Ne pas oublier les hypothèses de cette discussion : très spéculative :)
Cependant, on a déjà atteint expérimentalement de telles températures permettant ces réactions de fusion.

Henri a écrit:
lambda0 a écrit:
Sinon, j'ai vu quelques autres idées depuis, et on doit pouvoir réduire la complexité et la masse du système...
Lesquelles ? Comment ?
Amicalement
On avait pris pour base un principe dû à Bussard : un réacteur à fusion en confinement inertiel électrostatique (IEC), pesant 14t et produisant un jet de propulsion de 8 GW.
http://www.ibiblio.org/lunar/school/InterStellar/Explorer_Class/Bussard_Fusion_systems.HTML
Bon, le gars est connu pour être très très optimiste...
On lui doit aussi le principe du ramjet interstellaire.

A+

EDIT:
Voir aussi :
http://fti.neep.wisc.edu/iec/murali1.htm
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MessageSujet: Re: La propulsion à fusion   La propulsion à fusion EmptyVen 23 Juin 2006 - 7:56

Henri a écrit:
lambda0 a écrit:
Henri a écrit:
lambda0 a écrit:
Les réacteurs à fusion p-B11 ou D-Li6/H-Li7 envisagés éjectent directement le plasma de fusion, par une tuyère magnétique.
Ce sont des réactions dont les sections efficaces de captures ne deviennent acceptables que pour des températures pharamineuses...
1 ou 2 milliards de K pour p-B11.
Ne pas oublier les hypothèses de cette discussion : très spéculative :)
Cependant, on a déjà atteint expérimentalement de telles températures permettant ces réactions de fusion.

Henri a écrit:
lambda0 a écrit:
Sinon, j'ai vu quelques autres idées depuis, et on doit pouvoir réduire la complexité et la masse du système...
Lesquelles ? Comment ?
Amicalement
On avait pris pour base un principe dû à Bussard : un réacteur à fusion en confinement inertiel électrostatique (IEC), pesant 14t et produisant un jet de propulsion de 8 GW.
http://www.ibiblio.org/lunar/school/InterStellar/Explorer_Class/Bussard_Fusion_systems.HTML
Bon, le gars est connu pour être très très optimiste...
On lui doit aussi le principe du ramjet interstellaire.

A+
Je connaissais la page, mais le problème est toujours le même :
    Sous forme de plasma p-11B les pertes par radiations de freinage des électrons qui interagissent avec les noyaux de 11B sont pharamineusement plus élevées que la puissance thermonucléaire de fusion, impossible d'entretenir la réaction, le plasma se refroidit trop vite, sauf en découplant la statistique thermique des noyaux et des électrons par une induction magnétique de l'ordre de 100 kT, or cette induction correspond à une densité d'énergie dans les bobinages bien supérieure à l'énergie de cohésion moléculaire de n'importe quelle matériau et aucun supraconducteur n'arrive à entretenir un effet Meisner au delà de 10 T...

    L'autre voie consiste à bombarder une cible solide de 11B avec des protons de 100 à 200 keV, mais le rendement énergétique de leur accélération et la section efficace de capture de la réaction sont si médiocres que l'énergie produite par les réactions de fusion est largement insuffisante pour alimenter électriquement l'accélération des protons.
Il y a bien une troisième voie qui consiste à provoquer l'implosion d'un filament de décaborane sous de fortes inductions magnétiques transitoires générée par un effet de "pinch" d'un canal de plasma parcouru par une intense décharge électrique, dans ce cas l'appareil redevient compatible avec les matériaux dont nous disposons... (je vais chercher des références sur le net) Mais je me rappelle que cette configuration souffre de problèmes d'instabilités du plasma.
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MessageSujet: Re: La propulsion à fusion   La propulsion à fusion EmptyVen 23 Juin 2006 - 7:58

Henri a écrit:
Je connaissais la page, mais le problème est toujours le même :
[list]Sous forme de plasma p-11B les pertes par radiations de freinage des électrons qui interagissent avec les noyaux de 11B sont pharamineusement plus élevées que la puissance thermonucléaire de fusion, impossible d'entretenir la réaction, le plasma se refroidit trop vite, sauf en découplant la statistique thermique des noyaux et des électrons par une induction magnétique de l'ordre de 100 kT, or cette induction correspond à une densité d'énergie dans les bobinages bien supérieure à l'énergie de cohésion moléculaire de n'importe quelle matériau et aucun supraconducteur n'arrive à entretenir un effet Meisner au delà de 10 T...
L'université du Winsconsin travaille néanmoins sur des dispositifs de ce type.
Voir : http://fti.neep.wisc.edu/iec/murali1.htm
Mais bon, c'est vrai que l'idée est déjà ancienne, plus de 40 ans...
Au passage : en fait, ce n'est pas vraiment un plasma thermique.

Henri a écrit:

Il y a bien une troisième voie qui consiste à provoquer l'implosion d'un filament de décaborane sous de fortes inductions magnétiques transitoires générée par un effet de "pinch" d'un canal de plasma parcouru par une intense décharge électrique, dans ce cas l'appareil redevient compatible avec les matériaux dont nous disposons... (je vais chercher des références sur le net) Mais je me rappelle que cette configuration souffre de problèmes d'instabilités du plasma.
S'agit-il d'un système analogue à la machine à striction axiale de Sandia, qui a généré un plasma stable récemment (en inertiel), à une température de 2 GK ... (mais sans cible de fusion au centre du dispositif !!!) ?

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MessageSujet: Re: La propulsion à fusion   La propulsion à fusion EmptyVen 23 Juin 2006 - 7:59

Henri a écrit:
Il y ça :
http://minilien.com/?kkQL8m3u7O
mais l'auteur (Lerner) est assez critiqué pour ne pas avoir tenu compte des pertes par radiations cyclotroniques dans des champs aussi forts, il est aussi un propagandiste anti-Big Bang, anti-Trou noir, toutes choses qui ne peuvent que le desservir...

La news de Sandia n'est pas très précise... C'est du grand public de chez grand public.
http://minilien.com/?jZ1a0C7npq

Une comparaison entre les résultats du labo chilien (Lerner) et ceux de sandia :
http://minilien.com/?mo1FPPnGJV
ou
http://www.focusfusion.org/what/z-pinch.html

PS : consulte ta boîte perso...
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MessageSujet: Re: La propulsion à fusion   La propulsion à fusion EmptyVen 23 Juin 2006 - 8:01

Henri a écrit:
Il y ça :
http://minilien.com/?kkQL8m3u7O
mais l'auteur (Lerner) est assez critiqué pour ne pas avoir tenu compte des pertes par radiations cyclotroniques dans des champs aussi forts, il est aussi un propagandiste anti-Big Bang, anti-Trou noir, toutes choses qui ne peuvent que le desservir...

La news de Sandia n'est pas très précise... C'est du grand public de chez grand public.
http://minilien.com/?jZ1a0C7npq

Une comparaison entre les résultats du labo chilien (Lerner) et ceux de sandia :
http://minilien.com/?mo1FPPnGJV
ou
http://www.focusfusion.org/what/z-pinch.html

PS : consulte ta boîte perso...

La Focus Fusion de Lerner est encore un autre principe, je ne sais pas du tout ce que ça vaut, et ça ressemble à une manip de laboratoire très amont.

Par contre, la fusion inertielle par striction axiale étudié à Sandia est un sujet bien plus avancé et qui semble crédible, il y a déjà par exemple des projets de recherche sur l'utilisation pour la production d'énergie et un concept de centrale (le projet ZP3).
Sans rapport avec la propulsion spatiale pour l'instant, mais ça me semble quand même intéressant à surveiller :
http://www.fusion.ucla.edu/neil/Publications/DevelopmentPathForZ-pinch.pdf
http://www.sandia.gov/pulsedpower/prog_cap/pub_papers/003132j.pdf
http://www-pub.iaea.org/MTCD/Meetings/PDFplus/fusion-20-preprints/OV_3-5Ra.pdf
http://www.cfn.ist.utl.pt/20IAEAConf/presentations/T1/4T/Talk_OV_3_5Ra.pdf
http://www.llnl.gov/tid/lof/documents/pdf/312569.pdf
A voir comment celà peut se transposer pour la propulsion spatiale.

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MessageSujet: Re: La propulsion à fusion   La propulsion à fusion EmptyVen 23 Juin 2006 - 8:02

Henri a écrit:
Pour la propulsion basée sur la fusion p-11B, jetez donc un coup d'œil sur ce document…
Propulsion and Power Generation Capabilities of a Dense Plasma Focus (DPF) Fusion System for Future Military Aerospace Vehicles (POSTPRINT)
http://stinet.dtic.mil/cgi-bin/GetTRDoc?AD=ADA446973&Location=U2&doc=GetTRDoc.pdf
(Attention, le pdf s'ouvre directement dans Acrobat dont la fenêtre peut se retrouver sous celle de votre navigateur)

En complément, l'article de Lerner sur la fusion p-11B avec une meilleure qualité typographique, des tableaux correctement alignés, des intégrales lisibles etc... à :
http://www.lawrencevilleplasmaphysics.com/PROSPECTS_FOR_P11B_FUSION.htm
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MessageSujet: Re: La propulsion à fusion   La propulsion à fusion EmptyVen 23 Juin 2006 - 8:29

Henri a écrit:
Pour la propulsion basée sur la fusion p-11B, jetez donc un coup d'œil sur ce document…
Propulsion and Power Generation Capabilities of a Dense Plasma Focus (DPF) Fusion System for Future Military Aerospace Vehicles (POSTPRINT)
http://stinet.dtic.mil/cgi-bin/GetTRDoc?AD=ADA446973&Location=U2&doc=GetTRDoc.pdf
(Attention, le pdf s'ouvre directement dans Acrobat dont la fenêtre peut se retrouver sous celle de votre navigateur)

En complément, l'article de Lerner sur la fusion p-11B avec une meilleure qualité typographique, des tableaux correctement alignés, des intégrales lisibles etc... à :
http://www.lawrencevilleplasmaphysics.com/PROSPECTS_FOR_P11B_FUSION.htm

Merci pour ces références. J'ai peut-être un peu sous-estimé cette expérience de focus fusion et je vais faire quelques recherches complémentaires.
Le document de l'USAF ne dit en fait pas grand chose sur le dispositif lui-même. Les pertes par rayonnement de freinage sont assez importantes, mais il semble qu'on peut récupérer une partie de cette énergie.

A+
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Giwa
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MessageSujet: Re: La propulsion à fusion   La propulsion à fusion EmptyVen 23 Juin 2006 - 8:31

lambda0 a écrit:
Steph : j'ai divisé le sujet pour que la discussion sur la propulsion à fusion se retrouve dans cette rubrique.

Très juste. Mettons qu'il s'agirait d'une échelle de temps de un siècle, et sur un plan plus général, il s'agit bien d'espoirs, mais quand même d'espoirs raisonnés avec des justifications rationnelles.
Je parlais de possibilités physiquement concevables à long terme dans le sens que celà doit être basé sur de la physique connue : pas de "warp drive", "générateur mu" et autres divertissements de physiciens, mais plutôt la propulsion nucléaire ou la fusion.
Il n'y a probablement aucune possibilité de colonisation importante à l'échelle d'un siècle, mais quand même peut-être une petite implantation permanente de quelques centaines de personnes sur Mars.
En ce qui concerne la fusion controlée, je connais un peu la question (j'ai travaillé sur la fusion en confinement inertiel), et de façon assez surprenante, il y a une possibilité qu'un propulseur à fusion fonctionne bien avant des centrales énergétiques terrestres, parce que les contraintes sont un peu moins fortes. Accesoirement, la NASA avait un important programme de recherche sur la fusion, qui a été cloturé en 1978, les financements étant redirigés vers la navette. Ces recherches ont quand même débouché sur le moteur plasmique Vasimr, qui peut être vu comme une étape intermédiaire.
Ce programme de recherche a repris, de façon assez discrête, il y a quelques années. Mais bon, on en a quand même bien pour 50 ans. Et en attendant, on peut avoir développé un moteur plasmique de puissance, qui serait donc une technologie intermédiaire.

Dans tous les cas, je pense qu'il ne faut pas aller sur Mars tant qu'on ne dispose pas du système de propulsion permettant de réduire le temps de vol à moins de 2 mois, même s'il faut 40 ans pour que ce système fonctionne.
Donc : pour l'exploration à finalité de colonisation, mais sans précipitation.
Et en particulier, je ne suis pas très partisan de plans du type "Mars Direct" : surement plus coûteux qu'il n'y parait et trop dangereux avec les techniques actuelles.

A+

Tout t'a fait d'accord...avec cette vision ;
...Il ne faut pas"griller les étapes"...et avant de" fictionner" sur les réacteurs à antimatière et les voyages vers les exoplanètes...réfléchissons sur les récteurs à fusion...du domaine possible pour le XXll... et qui permettra aux hommes de rejoindre leurs prédécesseurs sur Mars ..avec des durées de voyage raisonnables.. et l'inendance suffisante...donc lourde !
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MessageSujet: Re: La propulsion à fusion   La propulsion à fusion EmptyVen 23 Juin 2006 - 8:37

giwa a écrit:
lambda0 a écrit:
Steph : j'ai divisé le sujet pour que la discussion sur la propulsion à fusion se retrouve dans cette rubrique.

Très juste. Mettons qu'il s'agirait d'une échelle de temps de un siècle, et sur un plan plus général, il s'agit bien d'espoirs, mais quand même d'espoirs raisonnés avec des justifications rationnelles.
Je parlais de possibilités physiquement concevables à long terme dans le sens que celà doit être basé sur de la physique connue : pas de "warp drive", "générateur mu" et autres divertissements de physiciens, mais plutôt la propulsion nucléaire ou la fusion.
Il n'y a probablement aucune possibilité de colonisation importante à l'échelle d'un siècle, mais quand même peut-être une petite implantation permanente de quelques centaines de personnes sur Mars.
En ce qui concerne la fusion controlée, je connais un peu la question (j'ai travaillé sur la fusion en confinement inertiel), et de façon assez surprenante, il y a une possibilité qu'un propulseur à fusion fonctionne bien avant des centrales énergétiques terrestres, parce que les contraintes sont un peu moins fortes. Accesoirement, la NASA avait un important programme de recherche sur la fusion, qui a été cloturé en 1978, les financements étant redirigés vers la navette. Ces recherches ont quand même débouché sur le moteur plasmique Vasimr, qui peut être vu comme une étape intermédiaire.
Ce programme de recherche a repris, de façon assez discrête, il y a quelques années. Mais bon, on en a quand même bien pour 50 ans. Et en attendant, on peut avoir développé un moteur plasmique de puissance, qui serait donc une technologie intermédiaire.

Dans tous les cas, je pense qu'il ne faut pas aller sur Mars tant qu'on ne dispose pas du système de propulsion permettant de réduire le temps de vol à moins de 2 mois, même s'il faut 40 ans pour que ce système fonctionne.
Donc : pour l'exploration à finalité de colonisation, mais sans précipitation.
Et en particulier, je ne suis pas très partisan de plans du type "Mars Direct" : surement plus coûteux qu'il n'y parait et trop dangereux avec les techniques actuelles.

A+

Tout t'a fait d'accord...avec cette vision ;
...Il ne faut pas"griller les étapes"...et avant de" fictionner" sur les réacteurs à antimatière et les voyages vers les exoplanètes...réfléchissons sur les récteurs à fusion...du domaine possible pour le XXll... et qui permettra aux hommes de rejoindre leurs prédécesseurs sur Mars ..avec des durées de voyage raisonnables.. et l'inendance suffisante...donc lourde !
Giwa
PS:
...les prédecesseurs ...sont évidemment nos sympathiques robots Spirit et opportunity...qui roulent...presque...sans problème...juste...un peu éclopé...pour l'un...mais tout de même au delà de toutes les prédictions initiales.
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MessageSujet: Re: La propulsion à fusion   La propulsion à fusion EmptyVen 23 Juin 2006 - 8:57

giwa a écrit:

...Il ne faut pas"griller les étapes"...et avant de" fictionner" sur les réacteurs à antimatière et les voyages vers les exoplanètes...réfléchissons sur les récteurs à fusion...du domaine possible pour le XXll... et qui permettra aux hommes de rejoindre leurs prédécesseurs sur Mars ..avec des durées de voyage raisonnables.. et l'inendance suffisante...donc lourde !
Giwa

Encore que si tu parcours les discussions précédentes, tu verras des références sur des concepts de moteurs à antimatière pas si spéculatifs que ça...
Et pour ce qui est des vols interstellaires, il n'est pas absolument invraisemblable qu'on soit capable d'ici un siècle de lancer une petite sonde de quelques kg à 10% de la vitesse de la lumière.
En couplant les deux justement : les propulsions par fusion les plus compactes sont celles utilisant une petite quantité d'antimatière pour amorcer la réaction. Il en faut quelques microgrammes pour voyager dans le système solaire, et quelques dizaines de grammes pour envoyer une sonde vers Alpha Centauri en moins de 50 ans.

Pour la fusion, il y a une foule de possibilités théoriques, dont celle mentionnée par Henri un peu plus haut. Il semble même que ce dispositif pourrait décoller d'une surface planétaire, alors que les moteurs à fusion sont beaucoup plus souvent destinés au vol dans l'espace (trop massif pour décoller d'une planète en général).

A+
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MessageSujet: Re: La propulsion à fusion   La propulsion à fusion EmptyVen 23 Juin 2006 - 9:15

lambda0 a écrit:
giwa a écrit:

...Il ne faut pas"griller les étapes"...et avant de" fictionner" sur les réacteurs à antimatière et les voyages vers les exoplanètes...réfléchissons sur les récteurs à fusion...du domaine possible pour le XXll... et qui permettra aux hommes de rejoindre leurs prédécesseurs sur Mars ..avec des durées de voyage raisonnables.. et l'inendance suffisante...donc lourde !
Giwa

Encore que si tu parcours les discussions précédentes, tu verras des références sur des concepts de moteurs à antimatière pas si spéculatifs que ça...
Et pour ce qui est des vols interstellaires, il n'est pas absolument invraisemblable qu'on soit capable d'ici un siècle de lancer une petite sonde de quelques kg à 10% de la vitesse de la lumière.
En couplant les deux justement : les propulsions par fusion les plus compactes sont celles utilisant une petite quantité d'antimatière pour amorcer la réaction. Il en faut quelques microgrammes pour voyager dans le système solaire, et quelques dizaines de grammes pour envoyer une sonde vers Alpha Centauri en moins de 50 ans.

Pour la fusion, il y a une foule de possibilités théoriques, dont celle mentionnée par Henri un peu plus haut. Il semble même que ce dispositif pourrait décoller d'une surface planétaire, alors que les moteurs à fusion sont beaucoup plus souvent destinés au vol dans l'espace (trop massif pour décoller d'une planète en général).

A+

...Effectivement...c'est ce que je venais de faire Wink ...et je revenais ...pour tempérer mes propos sur le côté "hard"fiction ...de l'antimatière...surtout si on arrive à la stocker...çà serait alors le moyen idéal ...D'ailleurs les antiprotons seront peut- être aussi utiliser dans d'autres domaines comme la médecine pour le traitement des tumeurs.
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MessageSujet: Re: La propulsion à fusion   La propulsion à fusion EmptyMer 28 Juin 2006 - 18:00

Henri a écrit:
En fait, je subodore que c'est vers le positronium que se dirigent les travaux les plus "discrets" : pas d'activation des noyaux par les photons de 512 KeV, rendement de "conversion" de l'énergie cinétique en paires e- e+ ralenties beaucoup plus élevé que pour p pbarre, stockage théoriquement possible sous forme de BEC si la luminosité de la source de positronium est suffisante, absorption des photons d'annihilation par 4 mm de Tungstène ou 90 m d'air seulement…
A suivre dans les années à venir.

C'est aussi ce que je pense. J'ai lu quelque part (difficile à retrouver) il y a quelques mois que l'alluminium serait préssenti pour constituer les parois d'un container pour positrons. Mis simplement sous H.T. (mais à seulement quelques degrés K), il laisserait peu ou pas d'électrons susceptibles de s'annihiler dans ces conditions. On se demande donc si un champ magnétique sera toujours requis pour le confinement.
Si cette solution était confirmée (absence de champ magnétique de confinement) alors la densité énergétique (relativement à la masse du dispositif de confinement) pourrait devenir vraiment très intéressante!
La plus grande difficulté résiderait alors dans les moyens de ralentir ou refroidir les positrons produits avant de pouvoir les stocker.
Les positrons sont faciles à produire (rendement énergétique pouvant atteindre 10 à 15%) et lorsque (si) nous maîtriserons un jour ces techniques
alors ça nous ouvrira des horizons dingues... comme, par exemple, la production de positrons dans l'espace à partir du photovoltaïque... et le transport de cette forme d'énergie pour usage terrestre ou autre...

Reponse lambda0 : oui le Prof Bussard… affirmait il y a à peine trois mois (dans un forum que je surveille, un forum de passionnés d’IEC) qu’il avait enfin trouvé… et être probablement le seul sur la planète Terre a savoir comment réaliser une centrale à fusion… (voir les deux liens PDF au bas de son intervention)
http://fusor.net/board/view.php?site=fusor&bn=fusor_announce&key=1143684406
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MessageSujet: Super...enfin le stockage ...   La propulsion à fusion EmptyMer 28 Juin 2006 - 18:35

Socrates a écrit:
Henri a écrit:
En fait, je subodore que c'est vers le positronium que se dirigent les travaux les plus "discrets" : pas d'activation des noyaux par les photons de 512 KeV, rendement de "conversion" de l'énergie cinétique en paires e- e+ ralenties beaucoup plus élevé que pour p pbarre, stockage théoriquement possible sous forme de BEC si la luminosité de la source de positronium est suffisante, absorption des photons d'annihilation par 4 mm de Tungstène ou 90 m d'air seulement…
A suivre dans les années à venir.

C'est aussi ce que je pense. J'ai lu quelque part (difficile à retrouver) il y a quelques mois que l'alluminium serait préssenti pour constituer les parois d'un container pour positrons. Mis simplement sous H.T. (mais à seulement quelques degrés K), il laisserait peu ou pas d'électrons susceptibles de s'annihiler dans ces conditions. On se demande donc si un champ magnétique sera toujours requis pour le confinement.
Si cette solution était confirmée (absence de champ magnétique de confinement) alors la densité énergétique (relativement à la masse du dispositif de confinement) pourrait devenir vraiment très intéressante!
La plus grande difficulté résiderait alors dans les moyens de ralentir ou refroidir les positrons produits avant de pouvoir les stocker.
Les positrons sont faciles à produire (rendement énergétique pouvant atteindre 10 à 15%) et lorsque (si) nous maîtriserons un jour ces techniques
alors ça nous ouvrira des horizons dingues... comme, par exemple, la production de positrons dans l'espace à partir du photovoltaïque... et le transport de cette forme d'énergie pour usage terrestre ou autre...

Reponse lambda0 : oui le Prof Bussard… affirmait il y a à peine trois mois (dans un forum que je surveille, un forum de passionnés d’IEC) qu’il avait enfin trouvé… et être probablement le seul sur la planète Terre a savoir comment réaliser une centrale à fusion… (voir les deux liens PDF au bas de son intervention)
http://fusor.net/board/view.php?site=fusor&bn=fusor_announce&key=1143684406

Comme un de mes autres dada...çà serait de se positioner à proximité ( à quelques dizianes de millions de km) du Soleil pour lui ponctionner un peu de son énergie radiante ...ce qui m'embêter un peu...c'était comment stocker cette énergie...voilà la solution idéale!
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MessageSujet: pardon...   La propulsion à fusion EmptyMer 28 Juin 2006 - 21:57

giwa a écrit:
Socrates a écrit:
Henri a écrit:
En fait, je subodore que c'est vers le positronium que se dirigent les travaux les plus "discrets" : pas d'activation des noyaux par les photons de 512 KeV, rendement de "conversion" de l'énergie cinétique en paires e- e+ ralenties beaucoup plus élevé que pour p pbarre, stockage théoriquement possible sous forme de BEC si la luminosité de la source de positronium est suffisante, absorption des photons d'annihilation par 4 mm de Tungstène ou 90 m d'air seulement…
A suivre dans les années à venir.

C'est aussi ce que je pense. J'ai lu quelque part (difficile à retrouver) il y a quelques mois que l'alluminium serait préssenti pour constituer les parois d'un container pour positrons. Mis simplement sous H.T. (mais à seulement quelques degrés K), il laisserait peu ou pas d'électrons susceptibles de s'annihiler dans ces conditions. On se demande donc si un champ magnétique sera toujours requis pour le confinement.
Si cette solution était confirmée (absence de champ magnétique de confinement) alors la densité énergétique (relativement à la masse du dispositif de confinement) pourrait devenir vraiment très intéressante!
La plus grande difficulté résiderait alors dans les moyens de ralentir ou refroidir les positrons produits avant de pouvoir les stocker.
Les positrons sont faciles à produire (rendement énergétique pouvant atteindre 10 à 15%) et lorsque (si) nous maîtriserons un jour ces techniques
alors ça nous ouvrira des horizons dingues... comme, par exemple, la production de positrons dans l'espace à partir du photovoltaïque... et le transport de cette forme d'énergie pour usage terrestre ou autre...

Reponse lambda0 : oui le Prof Bussard… affirmait il y a à peine trois mois (dans un forum que je surveille, un forum de passionnés d’IEC) qu’il avait enfin trouvé… et être probablement le seul sur la planète Terre a savoir comment réaliser une centrale à fusion… (voir les deux liens PDF au bas de son intervention)
http://fusor.net/board/view.php?site=fusor&bn=fusor_announce&key=1143684406

Comme un de mes autres dada...çà serait de se positioner à proximité ( à quelques dizianes de millions de km) du Soleil pour lui ponctionner un peu de son énergie radiante ...ce qui m'embêter un peu...c'était comment stocker cette énergie...voilà la solution idéale!
Giwa
...pardon pour la faute de conjugaison qui m'embête un peu:
embêter...non ...m'embêtait
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