Fusion: confinement par Magnéto-vortex

[Socrates]

Fusion: confinement par Magnéto-vortex

Bonjour,
Cela fait près de deux ans que je lis toutes sortes de doc au sujet de la fusion thermonucléaire mais là où j'ai le plus appris c'est en fréquentant un forum sur le "Fusor" où interviennent quelques "pointures" qui savent de quoi ils parlent (expérimentateurs pour la plupart; cf. lien: http://www.fusor.net/board/index.php?site=fusor )
Les fusors sont constitués d'une grille sphérique ou cylindrique chargée + (haute tension) et d'une petite grille centrale shérique ou cylindrique chargée - qui permet de retenir des électrons en son centre et afin d'y attirer les ions + (atomes de deutérium qui ont perdu leur électron au contact de la grille chargée +) , le tout étant dans une enceinte sous vide
en laquelle on relache un peu de Deutérium.
Les ion D+ sont accélérés vers le centre du fusor où, parfois, ils fusionnent.
voir photo ici: http://fti.neep.wisc.edu/iec/Glow_D_3-04.jpg
Les rendements sont si mauvais que certains cherchent à limiter les pertes de charge électrique en cherchant le bon "tempo" lors de puissantes décharges électriques ou encore en faisant un fusor hybride avec champ magnétique de confinement à l'intérieur du fusor ou encore en utilisant de puissants injecteurs d'électrons ou encore en associant ces différentes idées.
A partir de ces éléments j'ai imaginé un procédé qui s'inspire directement des difficultés rencontrées par certains dispositifs de type "fusor" ou IEC et qui me semble intéressant (modestement, au moins pour le plaisir de la réflexion) .

L'idée est de faire converger des jets d'ions (plasma1 chargé+) de sorte qu'ils dessinent un vortex d'ions, vortex dont les caractéristiques seraient calculées de façon à ce qu'il engendre un champ magnétique adéquat (forme intensité stabilité etc...) pour confiner un plasma2 dans l'oeil du vortex, plasma2 destiné à la fusion.

En première analyse, il semble, intuitivement, qu'en adaptant la vitesse, la massa atomique, la direction, le débit, le nombre, la forme, l'angle de dispersion etc... des jets d'ions, il devrait être possible de produire un champ magnétique de très grande intensité ET de petites dimensions, avec deux ouvertures confondues avec les poles Nord et Sud du champ magnétique, ouvertures par lesquelles entreraient d'un côté le plasma2 (chargé +) destiné à la fusion et de l'autre un puissant faisceau d'électrons.
Bien sûr, l'un des avantages d'un tel magnéto-vortex serait qu'il ne risquerait pas de fondre à cause des ultra hautes températures... et puisqu'il n'est pas un "solide"...
Un autre avantage serait la possibilité d'atteindre de très grandes intensités de champ dans un espace très réduit et capable de supporter lesdites températures.
Le magnéto-vortex fonctionnerait en continu (les électrons et la plasma2 seraient soit pulsés ou envoyés en continu).

Voilà, si j'avais assez le sou, ce serait cette manip que j'aimerais monter dans mon atelier avec l'aide des experts du forum "Fusor".
Des volontaires ?

[Apolloman]

Tu recherche des mécenes :?: :?: :?:

[lambda0]

Fusion: confinement par Magnéto-vortex

Bonjour,
Cela fait près de deux ans que je lis toutes sortes de doc au sujet de la fusion thermonucléaire mais là où j'ai le plus appris c'est en fréquentant un forum sur le "Fusor" où interviennent quelques "pointures" qui savent de quoi ils parlent (expérimentateurs pour la plupart; cf. lien: http://www.fusor.net/board/index.php?site=fusor )
...

J'avais étudié ce type de dispositif dans le temps.
Tu dois donc connaitre la géométrie Polywell, qui permet justement d'augmenter le temps de confinement ?

[Socrates]

Tu recherche des mécenes :?: :?: :?:

En fait je n'ai ni le sou ni les compétences... et en bricolant avec enthousiasme je me suis fait déjà péter la gueule plusieurs fois... mais ça m'a pas servi de leçon...
J'ai juste des idées... hélas...

[lambda0]

Tu recherche des mécenes :?: :?: :?:

C'est une technique de suicide assez raffinée : le jour où ça marche vraiment, l'expérimentateur se prend une bouffée de neutrons et de rayonnements à haute énergie, meurt d'un cancer dans d'atroces souffrances, mais devient célèbre pour avoir construit le premier réacteur thermonucléaire opérationnel.
Mais il est aussi possible de s'électrocuter avant avec les hautes tensions (mais là, on ne devient pas célèbre s'il n'y a pas de neutrons).

Tu confirmes, Socrates ? ;)

[Socrates]

Fusion: confinement par Magnéto-vortex

Bonjour,
Cela fait près de deux ans que je lis toutes sortes de doc au sujet de la fusion thermonucléaire mais là où j'ai le plus appris c'est en fréquentant un forum sur le "Fusor" où interviennent quelques "pointures" qui savent de quoi ils parlent (expérimentateurs pour la plupart; cf. lien: http://www.fusor.net/board/index.php?site=fusor )
...

J'avais étudié ce type de dispositif dans le temps.
Tu dois donc connaitre la géométrie Polywell, qui permet justement d'augmenter le temps de confinement ?

C'est Bussard qui travaille la-dessus si j'ai bonne mémoire.
Il en est question temps en temps sur le forum que je cite. Et y'a même quelques doc avec dessins mais pas du détail du procédé.
L'un des intervenants (Richard Hull) sur ledit forum connaît bien mais est lié par des clauses de confidentialité et ne prend pas le risque de dévoiler le procédé en détail. D'ailleurs, il n'est pas sûr que ce soit si extraordinaire, selon lui.
Il semblerait que l'idée directrice du polywell soit de se limiter aux dimensions optimales (très modestes) dans la région centrale du fusor.

[Socrates]

Tu recherche des mécenes :?: :?: :?:

C'est une technique de suicide assez raffinée : le jour où ça marche vraiment, l'expérimentateur se prend une bouffée de neutrons et de rayonnements à haute énergie, meurt d'un cancer dans d'atroces souffrances, mais devient célèbre pour avoir construit le premier réacteur thermonucléaire opérationnel.
Mais il est aussi possible de s'électrocuter avant avec les hautes tensions (mais là, on ne devient pas célèbre s'il n'y a pas de neutrons).

Tu confirmes, Socrates ? ;)

oui ouii oui!!! hyper dangereux!!!
mais les gars du forum sont de vrais allumés!
ils construisent leurs fusors chez eux!!!
parfois dans le salon... ou la cuisine...
chacun y va de sa photo d'installation, avec vidéo d'opérations...
vraiment sympa ce forum...
de vrais allumés

[Apolloman]

à quoi vous marcher les gars :?: :?: ;)

[lambda0]

à quoi vous marcher les gars :?: :?: ;)

Au deuterium ;), mais je pense que si on pouvait se procurer facilement du tritium (méchamment radioactif), ça ne les arrêterait pas :affraid:

[lambda0]

C'est Bussard qui travaille la-dessus si j'ai bonne mémoire.
Il en est question temps en temps sur le forum que je cite. Et y'a même quelques doc avec dessins mais pas du détail du procédé.
L'un des intervenants (Richard Hull) sur ledit forum connaît bien mais est lié par des clauses de confidentialité et ne prend pas le risque de dévoiler le procédé en détail. D'ailleurs, il n'est pas sûr que ce soit si extraordinaire, selon lui.
Il semblerait que l'idée directrice du polywell soit de se limiter aux dimensions optimales (très modestes) dans la région centrale du fusor.

En fait, le Polywell permet carrément de supprimer la grille : d'après ce que j'ai compris, la cathode est remplacée par un nuage d'électrons confinés par un champ magnétique. Du coup, on peut travailler à des puissances bien plus élevées.
Mais il semble que Bussard a quelques problèmes de financement en ce moment pour continuer dans cette voie.

http://fti.neep.wisc.edu/iec/inertial_electrostatic_confineme.htm

Application astronautique : un moteur à fusion avec une Isp extraordinaire (mais ce n'est pas une configuration Polywell ici)
http://fti.neep.wisc.edu/iec/murali1.htm

[Socrates]

Oui le Docteur Bussard… affirmait il y a à peine trois mois qu’il avait enfin trouvé… et être probablement le seul sur la planète Terre a savoir comment faire... (voir les deux liens au bas de son intervention)
http://fusor.net/board/view.php?site=fusor&bn=fusor_announce&key=1143684406

[Socrates]

C'est Bussard qui travaille la-dessus si j'ai bonne mémoire.
Il en est question temps en temps sur le forum que je cite. Et y'a même quelques doc avec dessins mais pas du détail du procédé.
L'un des intervenants (Richard Hull) sur ledit forum connaît bien mais est lié par des clauses de confidentialité et ne prend pas le risque de dévoiler le procédé en détail. D'ailleurs, il n'est pas sûr que ce soit si extraordinaire, selon lui.
Il semblerait que l'idée directrice du polywell soit de se limiter aux dimensions optimales (très modestes) dans la région centrale du fusor.

En fait, le Polywell permet carrément de supprimer la grille : d'après ce que j'ai compris, la cathode est remplacée par un nuage d'électrons confinés par un champ magnétique. Du coup, on peut travailler à des puissances bien plus élevées.
Mais il semble que Bussard a quelques problèmes de financement en ce moment pour continuer dans cette voie.

http://fti.neep.wisc.edu/iec/inertial_electrostatic_confineme.htm

Application astronautique : un moteur à fusion avec une Isp extraordinaire (mais ce n'est pas une configuration Polywell ici)
http://fti.neep.wisc.edu/iec/murali1.htm

Tout serait simple si la charge électrique centrale n'était pas aussi volatile.
Le temps de confinement est la vraie faiblesse de l'IEC d'où le retour à la case départ: le confinement par champ magnétique... mais pas du plasma lui-même, mais seulement des électrons (dans l'esprit de l'IEC)
Cependant, les calculs auraient montré qu'il existe une dimension optimale qui est très modeste (de mémoire environ 0,5 à 1cm)

Remplacer la grille centrale par un champ magnétique, c'est bien l'idée à laquelle je pense (cf. mon premier post dans ce fil)
En fait si des jets d'ions peuvent, tout à la fois, entretenir un champ magnétique adéquat et être l'un des deux ingrédients à la réaction de fusion, ce serait top!...

[antoine34]

le jour où ça marche vraiment, l'expérimentateur se prend une bouffée de neutrons et de rayonnements à haute énergie, meurt d'un cancer dans d'atroces souffrances, mais devient célèbre pour avoir construit le premier réacteur thermonucléaire opérationnel.

Ahah, j'adore. :lol!:

ils construisent leurs fusors chez eux!!!
parfois dans le salon... ou la cuisine...
chacun y va de sa photo d'installation, avec vidéo d'opérations...
vraiment sympa ce forum...
de vrais allumés

Vraiment ?! C'est fou. :shock:

[Socrates]

"""On a produit une température cent fois plus élevée qu'au centre du soleil
et quatre fois plus élevée qu'au coeur de nos plus puissantes bombes à hydrogène"""
dossier très intéressant sur la "Z" machine; l'info n'aurait jamais dû être rendue publique... "Le chat est sorti du sac"... au grand dam des ricains ?...

http://www.jp-petit.com/science/Z-machine/z_machine2.htm

[Socrates]

On en a rêvé... et ils le font!!!

Après avoir lu et lu et lu plein de doc. au sujet des différentes solutions envisagées pour réaliser la fusion thermo. contrôlée, j'en été venu à penser qu'on était loin d'une percée...
Cependant, différentes approches (IEC, Focus fusion, et même maintenant "Z") semblent toutes converger vers une même solution! Et ça c'est vraiment très très intéressant.
Ces différentes approches ont en commun le concept de réaliser la fusion thermo. contrôlée de façon discontinue, par violentes décharges électriques, dans un espace très réduit et sous intense champ magnétique.

Pour ma part, je suis convaincu que nous ne sommes vraiment pas loin de voir la fusion thermo. contrôlée devenir une réalité et par de tels moyens:
(projet ITER: direction poubelle...)

http://www.focusfusion.org/research/plan.html#billion

@+Socrates

[Socrates]

Voilà voilà... pour ceux que ça intéresse, explication de la focus fusion,
c'est TOP:

http://www.opensourceenergy.org/txtlstvw.aspx?LstID=95defd1e-f25c-4a33-8002-a69aca481e6a

@+Socrates

[lambda0]

On en a rêvé... et ils le font!!!

Après avoir lu et lu et lu plein de doc. au sujet des différentes solutions envisagées pour réaliser la fusion thermo. contrôlée, j'en été venu à penser qu'on était loin d'une percée...
Cependant, différentes approches (IEC, Focus fusion, et même maintenant "Z") semblent toutes converger vers une même solution! Et ça c'est vraiment très très intéressant.
Ces différentes approches ont en commun le concept de réaliser la fusion thermo. contrôlée de façon discontinue, par violentes décharges électriques, dans un espace très réduit et sous intense champ magnétique.

Pour ma part, je suis convaincu que nous ne sommes vraiment pas loin de voir la fusion thermo. contrôlée devenir une réalité et par de tels moyens:
(projet ITER: direction poubelle...)

http://www.focusfusion.org/research/plan.html#billion

@+Socrates

Ouai, quand y a des X, c'est "hot" ;)
Et si en plus c'est dans un espace très réduit, là, c'est carrément une percée. (désolé, j'ai pas pu me retenir ;))

Si tu veux accélérer les choses, tu peux faire une donation, ils acceptent les cartes de crédit (aller voir dans la section "Support").
Et ils sont aussi en train de préparer des T-shirts. :cadeau:

Bon, c'est plutôt un forum d'astronautique ici...
Sinon, ce truc a déjà été évoqué il y a quelques mois dans le fil de discussion sur la propulsion par fusion, tout comme la Z, et Henri et moi avons déjà donné pas mal de doc.
Voir là :
http://astronautique.actifforum.com/ftopic122-15.La-propulsion-a-fusion.htm

[Socrates]

Je vais voir ça...
Mais pour le T-shirt, j'en veux un!

et n'empèche que ma remarque sur la convergence des recherches... moi je trouce ça plutôt significatif non ?

[Socrates]

Bon, c'est plutôt un forum d'astronautique ici...

Tout à fait.
La NASA finance une partie des recherches sur la focus fusion qui pourrait conduire à un moteur de propulsion spatiale absolument génial...
(par exemple plus besoin d'un champ magnétique mais simplement un champ électrostatique pour diriger les produits de fusion et pour produire la poussée) focus fusion dis-je (et c'est là que ça devient TOP) qui ne peut atteindre les températures requises pour la fusion H11B
QUE par la génération d'un VORTEX magnétique !!!
D'ou le sujet, lui-même lié à la "Z" machine etc...

Voilà voilà ;)

@+ Socrates

[Socrates]

voilà qui devrait faire grand plaisir à Lerner qui travaille sur la focus fusion

http://sciencenow.sciencemag.org/cgi/content/full/2007/214/2

[lambda0]

voilà qui devrait faire grand plaisir à Lerner qui travaille sur la focus fusion
http://sciencenow.sciencemag.org/cgi/content/full/2007/214/2

Le rapport ne me parait pas évident...
Quel est le lien ?

Tiens, je change de sujet, puisque tu réveilles ce fil, pendant qu'on y est et pour revenir au réacteur IEC, j'ai eu quelques échanges avec Tom Ligon concernant une application possible du réacteur de Bussard : je me suis fais la réflexion que même un réacteur fonctionnant en dessous du break-even, même à Q=0.1, pouvait être intéressant pour la production d'énergie en utilisant la réaction D-D, en tant que source de neutrons pour piloter un réacteur à fission sous-critique. Ce serait une variante de l'amplificateur d'énergie de Carlo Rubbia, dont la faisabilité est justement compromise par le coût trop élevé de la source de neutrons (dans le concept actuel, il s'agit d'un synchrotron produisant des protons à 1 GeV dirigés sur des noyaux lourds qui libèrent leurs neutrons sous l'impact par spallation).
Avantage de l'amplificateur d'énergie : ce réacteur est intrinsèquement sûr, aucune divergence accidentelle possible, dès que le générateur à fusion s'arrête, les réactions de fission s'arrêtent en quelques milliseconde. De plus, ça peut marcher avec de l'uranium 238 ou du thorium.
Avantage de le piloter avec un réacteur IEC : plus simple et moins couteux.

Même si le réacteur de Bussard n'atteint jamais le break-even, il pourrait éventuellement avoir sa place dans un dispositif de production d'énergie...

[Socrates]

Oui, Rubbia, le patron du CERN, et son réacteur au thorium qui atteindrait Q=30. Il aurait demandé à la Norvège de financer un prototype (la Norvège possède des réserves de thorium). J’ignore si l’accélérateur de protons requis pour allumer le cycle du thorium utilise une technique bien maîtrisée.
Après avoir lu vos interventions à Tom Ligon et toi-même (avant-hier) sur nasaspaceflight je me suis demandé s’il ne serait pas possible de réaliser un propulseur spatial hybride de type « NERVA-RUBBIA » (si l’on peut dire) avec un isp comparable au NERVA mais avec l’avantage de ne présenter aucun danger lors du lancement (les écologistes n’auraient rien à dire puisque le thorium n’est pas radioactif) et aussi l’avantage d’être bien plus souple d’utilisation (on pourrait utiliser ce type de réacteur lors d’un voyage retour Mars-Terre par exemple, ce qui est quasi-impossible à un moteur de type NERVA qui ne serait utilisable que pour le voyage aller à cause de la quasi-impossibilité de le refroidir pendant qu’il n’est pas en mode de propulsion) et aussi les risques de pollution en orbite terrestre, au départ, pendant le fonctionnement serait nul (mais s'il faut un un synchrotron produisant des protons à 1 GeV... ça risque d'être plutôt encombrant et lourd...)
Mais utiliser l’IEC de Bussard pour allumer le thorium, je ne sais si cela est réaliste puisque les neutrons produits partent dans toutes les directions, ce qui oblige de placer le thorium tout autour de l’IEC.
Le lien que j’ai donné est porteur d’une nouvelle qui doit faire grand plaisir à Lerner (ou l’intéresser vivement) puisqu’il avait défendu, il y a déjà longtemps, la thèse selon laquelle les trous noirs seraient le lieu de phénomènes magnétique surpuissants responsables d’émissions énergétiques surpuissantes; les trous noirs seraient même des objets éminemment magnétiques ; et il se serait d’ailleurs largement inspiré de sa théorie au sujet des trous noirs pour ses travaux sur la focus-fusion)
J’attends avec impatience des nouvelles fraîches sur son site.
à+

[lambda0]

...
je me suis demandé s’il ne serait pas possible de réaliser un propulseur spatial hybride de type « NERVA-RUBBIA » (si l’on peut dire) avec un isp comparable au NERVA mais avec l’avantage de ne présenter aucun danger lors du lancement (les écologistes n’auraient rien à dire puisque le thorium n’est pas radioactif) et aussi l’avantage d’être bien plus souple d’utilisation (on pourrait utiliser ce type de réacteur lors d’un voyage retour Mars-Terre par exemple, ce qui est quasi-impossible à un moteur de type NERVA qui ne serait utilisable que pour le voyage aller à cause de la quasi-impossibilité de le refroidir pendant qu’il n’est pas en mode de propulsion) et aussi les risques de pollution en orbite terrestre, au départ, pendant le fonctionnement serait nul (mais s'il faut un un synchrotron produisant des protons à 1 GeV... ça risque d'être plutôt encombrant et lourd...)
Mais utiliser l’IEC de Bussard pour allumer le thorium, je ne sais si cela est réaliste puisque les neutrons produits partent dans toutes les directions, ce qui oblige de placer le thorium tout autour de l’IEC.
...

L'uranium est également très peu radioactif avant le démarrage du réacteur, et par ailleurs, le thorium est radioactif alpha, même assez toxique. De plus, une fois le réacteur mis en marche, le thorium est converti en U233, bien plus radioactif que U235 avec beaucoup d'émission gamma (donc peut-être plus de blindage nécessaire). Si on ajoute en plus la masse du pilote de l'amplificateur (que ce soit un fuseur ou un synchrotron), je pense que ça doit être assez rédhibitoire pour les applications de propulsion spatiale.
Mais bon, évidemment, tout celà est à vérifier par des calculs sérieux, ce ne sont que des suppositions.

Sinon, c'est sûr que l'utilisation d'un fuseur pour piloter l'AE de Rubbia demande une refonte assez importante du coeur du réacteur : une symétrie sphérique dont le centre est occupé par le fuseur. Mais a priori, ça ne semble pas absurde : après tout, les réacteurs à confinement magnétique de type tokamak ou spheromak sont conçus suivant une géométrie similaire : le réacteur à fusion au centre, et un empilement de couches diverses pour récupérer l'énergie des neutrons. Dans une combinaison fuseur+AE, on aurait même plus de place puisqu'on n'est pas coincé par ces énormes aimants de confinement.

Bon, qu'est-ce qu'on fait pour faire venir Bussard en Europe ? Même si la recherche technologique est assez famélique par chez nous, voire inexistante sur certains sujets, il peut bien y avoir quelques opportunités :
- l'ESA n'a sûrement pas ses 200 M$, mais ils pourraient quand même bien financer une petite étude d'évaluation, peut-être un peu de matos pour que Bussard reproduise ses résultats : 0.5 à 1 millions d'euros
Ca irait par ici, par exemple :
http://www.esa.int/gsp/ACT/propulsion/index.htm
Et il semble même que l'ESA ait déjà financé une petite étude papier sur un autre concept de générateur à fusion :
http://www.esa.int/gsp/ACT/propulsion/fusion.htm
- les gars du CERN galèrent pour concevoir une source de neutrons assez puissante pour piloter l'AE. Bussard pourrait essayer de caser son truc.

Affaire à suivre

[Socrates]

Réflexions intéressantes sur la possibilité d'utiliser un fusor comme source de neutrons pour piloter un réacteur au thorium:
ici:
http://www.fusor.net/board/view.php?bn=fusor_general&key=1171508353
http://en.wikipedia.org/wiki/Energy_amplifier
à+

[lambda0]

Petit échange avec Ligon il y a quelques semaines :
http://forum.nasaspaceflight.com/forums/thread-view.asp?tid=5560&start=31&posts=37
Quelqu'un ('meiza') a également rappelé l'application possible pour "brûler" les déchets nucléaires actuels.
A part ça, on doit disposer en France d'un stock de centaines de milliers de tonnes d'uranium appauvri, rejet du processus d'enrichissement, et dont on ne sait que faire. Si ce truc marche, on a déjà en magasin un stock de combustible nucléaire pour plusieurs dizaines d'années, sans se compliquer la vie avec les surgénérateurs et le cycle du plutonium.
Bon, maintenant il faudrait calculer quel devrait être le rendement du fuseur de Bussard pour que ça puisse remplacer le synchrotron et la spallation. De mémoire, je n'ai plus ma doc sous la main, pour l'AE, pour un réacteur de 1500 MWt, il y a derrière un accélérateur qui produit un courant de 10 ou 15 mA de protons à 1 GeV, avec un rendement de 40%, et chaque proton doit générer 20 à 30 neutrons de spallation.
Chiffres à vérifier, j'essaierai de faire le calcul ce week-end si j'ai le temps...

A+

EDIT:
Hum... on trouve aussi bien des éloges dithyrambiques du système de Carlo Rubbia que des démontages en règle. Apparemment, pour que l'avantage en sécurité soit évident, il faudrait quand même que le fuseur de Bussard ait un rendement suffisant pour que le réacteur à fission puisse être assez loin de la criticité, ce qui réduit aussi le gain global du système...