La fusion thermonucléaire c'est super chaud. Genre 1 million de degrés.



Connais-tu un matériaux qui résiste à ces températures ? Moi non plus.



Alors, pour résoudre le problème on a le choix:



-faire de la fusion sur de toutes petites quantités de matières, des pastilles qu'on compresse très fort qu moyen de laser mégajoules... mais c'est pas super au point.



- faire un plasma super chaud, piégé dans un champ magnétique. En magnéto-hydro-dynamique (MHD), on parle du théorème du gel du champ magnétique: les ligne de champ se déplacent avec le plasma. En gros, en imposant un champ magnétique très fort, on peut emprisonner le plasma chaud suffisamment longtemps pour avoir de la fusion nucléaire. Cela a DÉJÀ été réussi pendant quelque minutes. Cependant ça ne permet pas de faire de l'énergie. ça en consomme encore trop pour chauffer le tout.



Le gros problème vient du fait que c'est des équations hautement non linéaires. Même en confinant le plasma comme une brute, il se développe des instabilités (un peu comme des turbulences en mécanique des fluides) qui vont te pomper ton énergie et ta chaleur... au lieu d'avoir des mouvement microscopique désordonnés tu as des mouvement macroscopiques et c'est la merde ! Voilà pourquoi on ne peut pas maintenir la fusion plus de quelque minutes.



Ce problème vient des "effets de bords" entre le plasma et le... pas plasma. Comme on a des ingénieurs qui bossent là dessus ils ont alors adopté une solution d'ingénieur: réduisons la taille des bords. Comment ? En faisant un tokamak (machine torique en russe) plus gros (le volume augmente comme r cube alors que la surface de contact comme r carré). On a alors un plus grand volume par rapport à la surface et ça devrait marcher plus longtemps.



Ceci ne tiens pas comte de plusieurs choses:

1- Les équations sont NON LINÉAIRES ! donc si tu double une quantités, rien ne te dis que tu vas doubler les autres...

2- On ne comprends pas vraiment le problème de la turbulence... mais on essaye de trouver une béquille...



Ce sont ces raisons qui font que certains estiment que ITER marchera pas (oui, car je parle de ITER depuis tout à l'heure hein ?).



Pour propulser des fusées... le meilleur moyen serait le système de pastilles... (on éjecte une pastille, on la fait exploser dans une tuyère, on éjecte une pastille... etc...) mais pour l'instant... il est encore à l'étude et on est loin d'arriver à faire de la fusion par cette méthode.

 





… un réacteur nucléaire, qu'il soit à fusion ou a fission [ce dernier pas encore opérationnel] n'a rien à voir avec un réacteur de propulsion.

♦ Le premier contrôle une réaction nucléaire,

♦ le second utilise le principe de l'action et de la réaction dans l'air [de la conservation de la quantité de mouvement dans le vide].

Pour la propulsion d'avenir [?], il vaut mieux se diriger vers la propulsion par plasma. Mais il est sûr que si on pouvait produire le plasma avec un petit réacteur à fusion, on serait content, content, content …







 

Un réacteur à fusion est une source d'énergie qui peut être utilisée ensuite pour accélérer un fluide suffisamment.



Pour ce dernier point, le moteur ionique est celui qui actuellement est le plus performant : il utilise peu de matière pour donner une impulsion plus importante qu'un simple moteur chimique. Mais il reste deux obstacles de taille au moins : avoir suffisamment de "carburant" pour le voyage et avoir suffisamment d'énergie.

Ces deux problèmes pourraient être résolus en collectant le gaz interstellaire au cour du voyage, qui est principalement fait d'hydrogène.

Sinon c'est un moteur qui a actuellement une poussée minable comparé à un moteur chimique (mais un rendement nettement supérieur). Mais d'ici à ce que le réacteur à fusion soit opérationnel, ce sera encore augmenté et la taille d'un tel moteur devra être dimensionner pour un vaisseau spatial.



Mais cela ne sera de toute façon pas exploitable pour une fusée qui requiert une puissance instantanée gigantesque.



Quand à la fusion, c'est une catastrophe !

Il n'existe que deux projets en France : Megajoule et Iter. Le premier est militaire et déjà nettement discutable : compresser une sphère de façon parfaitement isotrope en la bombardant de faisceaux laser réfléchis dans une chambre ... cylindrique ! Le matos vient des américains qui ont abandonné après 30 ans de recherche infructueux !



Le second est civil, international et promis à un splendide échec ayant englouti des sommes faramineuses ! Il suffit de faire quelques recherches sur Iter + de Gennes pour avoir une bonne liste d'arguments contre ce projet pharaonique. Tiens, une remarque en passant ; des universitaires sont adjoints au projet moyennant une carotte (ou un bâton, ça dépend du point de vue : participé ou renoncer à leur poste de professeur !

Quelques problèmes non résolus concernant iter :

- on n'a strictement aucune idée de la tenue de l'aimant supra conducteur face au flux de neutrons espéré

- le plasma chaud arrache des éléments lourds qui refroidissent très rapidement le plasma et le rendent impropre à la fusion (déjà que sa température est la plus basse utilisable ...). Dans les tokamaks précédents aucune solution durable n'a été trouvée pour résoudre cette question à part : "faites plus gros, ça se refroidira moins vite". Cela sera-t-il la conclusion dans 40 ans soit à peu près la durée déjà passée sur ce type d'expérimentation ? Deux solutions sont proposées ici : un piège magnétique et un revêtement absorbeur de neutrons en libérant de l'hydrogène. On connaît la fiabilité des pièges magnétiques ; même s'ils parviennent à contenir l'essentiel du gaz chaud, il y a forcément une partie, la plus chaude, qui s'échappe. Et encore faut-il bien réussi à canaliser les éléments lourds dans ce piège avant qu'il ne pollue le plasma. Ce n'est pas gagné. Quant au revêtement, parviendra-t-il à assurer son rôle ? Fait d'éléments lourds, il y en aura forcément d'arrachés par la queue chaude du plasma.

- les réactifs sont radioactifs, donc l'ensemble le sera et par ailleurs les réactions produisent de nombreux neutrons rendant l'environnement immédiat invivable.



Autre souci majeur avec iter, le coût prohibitif. En 2010 le coût de construction a été triplé ; comment peut-on avoir fait une estimation si mauvaise lors du projet !? La contribution européenne sera de presque 1,5 milliards d'euro annuellement !



Tout ça pour un objectif de 6 minutes devant permettre d'établir à l'horizon 2050 la faisabilité d'une exploitation ...





Soit, il faut avancer dans ce domaine.



Mais en parallèle en 2006 un résultat fortuit est tombé d'où on ne l'attendait pas : la z-machine a produit des températures de plus de 2 milliards de degrés ! C'est bien réel contrairement à la désinformation que les USA tentent de faire à ce sujet. Forcément car cela est bien supérieure aux températures d'iter ce qui permet d'envisager la fusion à l'aide de réactions bien plus intéressantes non émettrices de neutrons, n'utilisant pas de réactifs radioactifs mais des plus courants. Or la z-machine est un projet militaire et ceux-ci veulent construire une bombe H propre de faible intensité. Apparemment les Russes y seraient parvenus l'été dernier.

L'intérêt de cette méthode : les américains l'ont reconstruite en 2006 pour le budget de ... la participation française à iter en 2006 avant rallonge (qui a doublé cette participation) !

En somme avec ce que l'Europe met dans Iter chaque année, on pourrait construire et entretenir plusieurs projets à striction magnétique par an en Europe !

Avec ce résultat inattendu, on peut espérer obtenir une fusion contrôlée, impulsionnelle, en moins de dix ans ; c'est ce que les américains ont dit. Alors pourquoi ne pas suivre cette filière en parallèle ?





Admettons que le réacteur à fusion soit opérationnel, il va tout de même prendre de la place. Un tokamak par nature on l'a vu ("faites plus gros, ça se refroidira moins vite"), la striction magnétique car il faut une batterie de "condensateurs" importante. Mais cela devrait pouvoir encore être réduit.

Mais en aucun cas cela ne permettra de produire un moteur pour faire décoller une fusée. Ce serait utilisé pour un vaisseau spatial.

Remarque, le risque nucléaire est moindre avec la fusion puisque le seul réactif radioactif est le tritium. On le trouve naturellement dans l'eau d'où on l'extrait. Alors en lançant le réservoir au dessus de la mer et en prévoyant de l'enflammer en cas de pépin, il se diluera vite dans l'eau sans apporter de dommages. Quant à la striction, de l'hydrogène normal et du lithium suffisent par exemple.





Si ta question portait sur le décollage plus que sur le voyage spatial, il me semble que la réponse est que ce n'est pas une voie d'avenir.

Par contre, les avions mhd comme Aurora, autonomes et qui peuvent atteindre les orbites très basses, pourraient servir de lanceurs du futur. Enfin d'aujourd'hui si les civils s'emparaient de la technique et les militaires laissaient faire les études mhd, mais certainement après la fin d'iter dans le cas contraire.

il y a le projet ITER et des projets équivalent au laser megajoule aux états unis.

après pour la propulsion de fusée on en est encore loin, il faut déjà maitriser la fusion contrôlée, après pour la propulsion ce sera une autre paire de manche.

L'avenir c'est la MHD, les américains ont pris de l'avance dans ce domaine.

C'est effectivement une des premières idées qui est venue aux ingénieurs de fusées et navette. S'il en est une preuve, c'est que dès 1952, année à laquelle Hergé écrit Les aventures de Tintin «Objectif Lune» Tournesol propose déjà l'idée d'un moteur à propulsion atomique.



Mais dans la bande dessinée, le rêve de Tournesol se réalise en réglant d'un coup de baguette magique un problème qui a donné bien des maux de tête aux ingénieurs: «La chaleur engendrée par la réaction nucléaire va faire fondre le moteur lui-même!» Tournesol répond à cette objection qu'il a réussi à réaliser un produit synthétique qui résiste aux plus hautes températures, ce que nous n'avons jamais réussi à réaliser sans mettre en danger l'équipage.



Les centrales nucléaires qui produisent de l'électricité y réussissent grâce à une technologie titanesque et à toutes sortes de dispositifs de sécurités, qui, sur une fusée, ajouteraient un poids énorme. Déjà que tout poids doit être soigneusement calculé et réduit au strict minimum dans une fusée conventionnelle. En outre, dans une centrale, les lieux de désintégration nucléaire sont protégés par des épaisses armatures de béton qui joueraient le rôle d'un boulet pour une fusée.



Et encore là, malgré toute la sécurité qu'on y met, ça ne fonctionne pas toujours, Tchernobyl et Three Mille Islands sont là pour nous le rappeler.



La réponse ne se trouve pas sur Internet parce que ça fait longtemps que les ingénieurs se sont découragés de cette idée.

Non, on ne sait qu'utiliser la fusion thermonucléaire que pour des fonctions explosives (ex : bombe H). On se sait pas contrôler autrement cette énorme énergie.

Nous n'en sommes pas là.

Aujourd'hui, nous ne parvenons pas à faire fonctionner un réacteur à fusion de façon à ce que celui-ci délivre plus d'énergie que n'en consomme son démarrage. Et ce, en utilisant toutes les ressources qu'on peut avoir dans une installation, terrestre.

De là à miniaturiser se genre de réacteur pour qu'il puisse servir de propulseur, il y a encore beaucoup de chemin. Cependant, c'est la seule voie énergétique vraiment écologique si nous ne voulons pas restreindre nos besoins en énergie.

Si , je me souviens avoir lu dans "Ciel et Espace" ou dans "Science et Vie" un article consacré à la propulsion future, permettant de voyager loin et longtemps dans le cosmos. En fait , si on garde les les ergols pour la poussée initiale au sol, ensuite "un" réacteur thermonucléaire prendrait le relais.Mais pour des poussées "ponctuelles" on aurait recours à un propulseur à plasma lui-même émulé par un moteur ionique. L'énergie atomique reste la seule énergie disponible en permanence pour donner une certaine puissance de fonctionnement (couplé pourquoi pas à de l'énergie solaire en appoint). Ces systèmes offriraient aux engins qui en seraient pourvus une réserve d’énergie considérable, et produiraient de l'oxygène et de l'eau douce.



En fait , aux difficultés purement techniques s'ajoutent 2 problèmes de taille :



- l'Homme qui reste le maillon faible dans toute l'histoire....lui on ne peut pas le nourrir et le conserver intact avec de l'énergie atomique ou ionique (et quid des conséquences d'une longue hibernation si toutefois on parvient à cette solution?.....).



- Que se passerait-il si une fusée de ce type explosait au décollage ou dans l'atmosphère terrestre ?

(c'est un problème qu'ont connu les ingénieurs de la Nasa en 1955 ou 57, avec le moteur "Kiwi" qui a eu des problèmes de tuyères, et....les choses se sont mal passé....chuttttt! c'était sur la fameuse base 51, dans le désert du Névada)...

de nos jours, le moteur à fusée nucléaire n'est quasiment plus étudié. Cependant, il y à quelque mois, l'on raconte que la Russie -qui veut faire un come-back dans l'astronautique- aurait commencée à étudier ce genre de moteur.



Mais on lui préfère le moteur à plasma, dont les premiers tests ont déjà commencés, avec succes.