lambda0 a écrit:De toute façon, on n'utilise pas les sections efficaces seules mais pour calculer des taux de réaction, fonction de la densité.
Il faut probablement une densité très faible pour que la réaction de dissociation devienne dominante par rapport à la capture. Je ne pense pas que ce soit le cas dans un solide/liquide, mais c'est à vérifier dans un plasma de faible densité.
A+
Salut Lambda,
je te rassure je n'étais pas reparti sur ma lubie de la surgénération. Bien entendu, tout ce qui sera produit comme Deutérium par ce biais ne sera pas balancé dans l'espace et on s'en servira comme carburant, faut rien jeter. Mais là je calcule la protection qu'il faudrait apporter pour se protéger des neutrons produits. Et c'est clair que l'inconvénient de la protection n'est pas mince à cette échelle ! Je ne sais pas encore si c'est disqualifiant pour cette voie technologique, mais c'est pas loin.
On a donc une surface rayonnante de neutron de 200 km² x2 faces : 400 km2
Au plan électromagnétique elle rayonne à 20 000 K en supposant que mes précédentes cogitations valent quelque chose. Pour se protéger de ça, il faut un miroir qui laisse passer moins que 1e-8 du rayonnement (ce qui représente un défis technologique majeur en soi). Mais on peut avoir une solution moins exigeante en superposant deux barrières ayant un taux moins inatteignable de 1e-4.
- Au plan neutronique, elle rayonne 3e17 neutron/m2/s (sur chaque face) ! (* 2,45 MeV par neutrons, soit une puissance neutronique dirigé vers le côté Arche de 1 GW/m2). Il est clair que ce n'est pas un petit film réfléchissant qui peut y suffire. Donc il faut une épaisseur de noyau léger et absorbant pour stopper se flux, et cela rajoute en toute hypothèse une barrière à laquelle on va donner un taux de réflexion de 1e-4, pour abaisser les exigences technolgiques pesant sur les miroirs, et finir ainsi de réflechir le rayonnement thermique, plus donc une épaisseur d'eau, à déterminer pour absorber le flux de neutrons.
Soit un truc énorme à rajouter, la collerette.
(note sur la figure : le prolongement au centre de la corole est le premier film réfléchissant. La collerette d'eau a une section droite au centre)
Cette collerette bien entendue est statique (elle ne tourne pas avec l'habitacle), comme la corole dont elle est une partie. Le cône tronqué à 45° fait 127 km2 et la surface droite 74 km2 soit au total 206 km2 soit sensiblement la même surface que la corole.
Il s'agit maintenant de lui donner son épaisseur. Vu sa taille, on ne peut pas envisager une autre barrière que l'eau, car il s'agit d'une surface provisoire dans la vie de l'Arche (les 130 ans de la propulsion). Le volume d'eau de la collerette sera réintégré dans les océans de l'Arche à l'issue de chaque période propulsive.
Sur le trajets des neutrons, il y a 2 barrières :
* le plasma de Deutérium à 20 000 K entourant le centre réactionnel, avec une masse volumique que j'ai calculé tournant autours de ~ 1 g/m3.
la section efficace d'absorption du D est faible. Par contre elle est sensiblement aussi bonne que celle du proton (à cette température) pour thermaliser. A ce stade il serait idéal de le thermaliser à ~ 2 eV (température du plasma)
Section efficace de diffusion de D à 2,45 MeV : 2.4 barns et à 2eV : 3.4 barns donc en moyenne 2,9 barns.
Section efficace d'absorption de D à 2,45 MeV : 9e-6 barns et à 2 eV : 5e-4 barns. Donc négligeable.
* la collerette d'eau qu'on peut supposer pas trop chaude (moins que l'ébullition de l'eau en tout cas) car elle est protégée par son écran. Toutefois si la puissance neutronique communiqué est trop élevée, il faut la mettre sous pression ce qui est problématique en dépendance de la pression. Avec une masse volumique de ~1000 kg/m3. Et qui absorbe un flux de neutron à dans l'idéal 2eV mais possiblement plus élevé.
Section efficace de diffusion de H à 2,45 MeV : 2.6 barns et à 2eV : 20,44 barns
Section efficace d'absorption de H à 2,45 MeV : 4e-5 barns et à 2 eV : 0,04 barns.
Dans l'eau il y a de l'oxygène O16.
Section efficace de diffusion de O16 à 2,45 MeV : 0,845 barns et à 2eV : 3.85 barns
Section efficace d'absorption de O16 à 2,45 MeV : 2e-8 barns et à 2eV 2e-5 barns. Donc négligeable.
Il y a la paroi solide de la collerette : son épaisseur dépend de la contrainte mécanique à supporter et de sa capacité à absorber les neutrons.
Et enfin, la possibilité de dissoudre un modérateur dans l'eau, du Bore 10, par exemple qui est très avide en neutron (ligne editée)
Section efficace de diffusion de B10 à 2,45 MeV : 1.68 barns et à 2eV : 2.17 barns et à 0.025 eV :
Section efficace d'absorption de B10 à 2,45 MeV : 0,37 barns et à 2eV : 560 barns et à 0.025 eV : 3843. Donc très élevée.
Voila les données.
Il me manque encore :
* la formule de thermalisation en fonction de la section efficace et de l'épaisseur.
* la solubilité du bore dans l'eau
* la composition de la parois de la collerette.
edit : a priori du Bore 10 tout simplement ?
Température de fusion : 2 349 K
Mais il faudrait un raffinage isotopique, car le B10 ne représente que 20% de l'espèce naturelle, en tout cas sur Terre.
a+
http://ipnweb.in2p3.fr/rayonnements-energie/cours/cours%20UE1/1.%20Classif-character.%20neutrons%20-%202008.pdf
edit : erreur sur la conversion du B10 en B11
n + B10 -> He4 + Li7 + 2,8 MeV
C'est exo énergétique donc pas intéressant :/
par contre il existe des réaction endoénergétique (donc intéressantes pour une parois protégeant du rayonnement), et qui nécessite des neutrons rapides
n + O16 -> p + N16
mais sa section efficace est très faible 2e-8 barns
n + Al27 -> He4 + Na24
avec une section efficace intéressante
http://t2.lanl.gov/data/n7-pdf/al/27.pdf
Mais le meilleurs candidat pour la paroi de la collerette est sans doute le graphite (léger, stable, abondant).
Les données sont donnée pour le carbone naturel (pas de détail selon l'isotope)
Section efficace de diffusion de C nat à 2,45 MeV : 1,58 barns et à 2eV : 4.73 barns et à 0,025eV : 4.74 barns
Section efficace d'absorption de C nat à 2,45 MeV : 1-5 barns et à 2eV 1,4e-3 barns et à 0,025eV : 3.36e-3
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