La fusion, question d'avenir [pdf] - iter france

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La Fusion:Question d’avenirdJETJ Jacqui not , f oire Marseill e sept 2010ITER1Menu• Motivations:– Energie:• Besoins• Disponibilité• climat• La fusion:• Principes• Etat desrecherches• ITER• Feuille de routeJ Jacqui not , f oire Marseill e sept 201021


L’énergie Le défi ddu siècle !!2006 en Chine: + 105 GW, 90% charbon!Total électricité en France: 80 GW, 78% nucléaire• Le gaz et le pétrole disparaissentJ Jacqui not , f oire Marseill e sept 2010Marché énergie 4.000 Milliards € par an• L’Europe est très s dépendante pour son énergieRetour au charbon ? effet de serreMaîtrise de l’él’énergie,énergies renouvelables,fission, fusionLa fusion: oui, mais elle a besoin de physique et de technologie330Nucléaire : l’él’énergie du futur?D’ici 2100, la part des énergies sans effet de serre (‘GHG-free’)devrait augmenter par un facteur 20! Nucléaire incontournableEnergy consumption (Gtoe)20DEMOITERdecisiondémarre10020006 milliardsd’habitantsJ Jacqui not , f oire Marseill e sept 20102020Impactde lafusion?2040annéesGHG-free energy206020802100CO 2× 2ΔT > 2°C?8 to10 milliardsd’habitants42


Fission / FusionProduits de fissionFissionCombustible: UraniumsolidenU235nNeutronsproduisentlesréactionsen chaîneFusionCombustiblehydrogène:gazT + He ++D +nHéliummaintient latempératuredu gazCombustible de la fusion: deutérium et tritiumDeutérium: se trouve dans les océansTritium: fabriqué in situ à partir du LithiumJ Jacqui not , f oire Marseill e sept 20105Evolution des réacteurs nucléairesPremiersRéacteursRéacteursactuelsRéacteursGen IIISystèmes duFutur1950 1970 1990 2010 2030 2050 2070 2090Generation IUNGGCHOOZGeneration IIREP 900REP 1300N4Generation IIIEPRGeneration IVFusionJ Jacqui not , f oire Marseill e sept 201063


Comment faire la fusion?SoleilTokamakJET/ITERLasers sur cibleConfinement:Dimension:Durée:Pression:gravitation :1.3 10 8 m3 10 16 s10 9 atmmagnétique :10 m400 s2 atminertiel :10 -2 m10 -8 s10 9 atmTempérature ionique : 100 millions deg ⇔ énergie thermique = 10 keVJ Jacqui not , f oire Marseill e sept 2010Condition d'allumage :nT iτ E~ 10 21 m -3 .keV.s ~ 1 bar.secondeτ E = temps de confinement de l’énergie7Principe du Tokamak• Création du “plasma” (gaz trèschaud) et chauffage à l’ignition allumage• Le champ magnétique compensela pression du plasma confinement• L’hélium né de la fusion D/Tentretient la température combustionChambreQuestions scientifiques:Quelle taille faut-il pour un bon rendement? ITERDivertorPhysique du plasmas, Matériaux, mesures etc..J Jacqui not , f oire Marseill e sept 201084


Lançons un plasma dans Tore Supraà CadaracheEnviron 50 millions de degrés. . Record d’énergieextraiteJ Jacqui not , f oire Marseill e sept 20109Pourquoi la Fusion ?• Combustible (D & Li)Abondant, bien distribué sur laplanète: Deutérium: océans;Tritium: fabriqué in situ àpartir du Lithium• Sûreté– Pas d’emballement– Pas de prolifération (sansmatières fissiles)• Déchets– Pas d’accumulation à très longterme(faible radio toxicité après < 100ans)Radio toxicitéJ Jacqui not , f oire Marseill e sept 2010105


Les 26 Associations avec EURATOM sur la FusionEntreprise commune JET (1978 - présentsent)Euratom - CEA (1958)FranceEuratom – ENEA (1960)Italy (incl. Malta)Euratom - IPP (1961)GermanyEuratom - FOM (1962)The NetherlandsEuratom - FZJ (1962)GermanyEuratom - Belgian StateBelgium (1969)(incl. Luxembourg)Euratom - RISØ (1973)DenmarkEuratom – UKAEA (1973)United KingdomEuratom - VR (1976)SwedenEuratom - Conf. SuisseSwitzerland (1979)Euratom - FZK (1982)GermanyEuratom –CIEMAT (1986)SpainEuratom – IST (1990)PortugalJ Jacqui not , f oire Marseill e sept 2010Euratom - TEKES (1995)Finland (incl. Estonia)Euratom - DCU (1996)IrelandEuratom - ÖAW (1996)AustriaEur - Hellenic Rep (1999)Greece (incl. Cyprus)Euratom - IPP.CR (1999)Czech Rep.Euratom - HAS (1999)HungaryEuratom – MEdC (1999)RomaniaEuratom – Univ. LatviaLatvia (2002)Euratom - IPPLM (2005)PolandEuratom - MHEST (2005)SloveniaEuratom – CU (2007)SlovakiaEuratom – INRNE (2007)BulgariaEuratom – LEI (2007)Lithuania11JET: performance & dimensionnement. D/T, beryllium. Télé-manipulation. Organisation internationaledepuis 1978 Without plasma12 JJ, Summer Event, 21July 2009J Jacqui not , f oire Marseill e sept 2010With plasma126


ITER : étape essentielle vers le réacteurrDepuis 1970 progrès ~ 10000 sur n.T. τ E et surla durée des déchargesGagner encore un facteur 3 à 5 ITER et DémoTore Supra25 m 3~ 0Q ~ 06 minutes0%J Jacqui not , f oire Marseill e sept 2010JET80 m 3~ 16 MW thQ ~ 110 sec10 %ITER800 m 3~ 500 MW thQ ~ 1010’ to CW70 %DEMO~ 1000 - 3500 m 3~ 2000 - 4000 MW thQ ~ 30CW80 à 90 %------------------------- Auto chauffage ------------------ 13Les grandes étapes d’ITERd1984 Résultats scientifiques: JET, T FTR1985 - 86 SommetsGorbatchev-Mitterrand-Reagan-Tanaka Collaboration internationale1988 - 90 Conception: Euratom, Japon, URSS, USA1992 - 2001 Ingénierie: 0,5 GW - 400 s2001- 2005 Négociations à4 puis à6:Évaluations, statuts et organisationChoix entre 4 sites d’implantationd28 jui n 2005 Choix de Cadarache !Coût t pour la France: 14% dont 10% descollectivités s locales2005 – 2006 L’Inde rejoint les 6 partenaires (32 pays !)24 oct 2007 Traité ITER ratifié par tous.Mise en place des structures.2010 Construction, révision des coûtsJ Jacqui not , f oire Marseill e sept 2010147


ITER : le cœurcEnviron 2 fois plus granden taille que JETITERJETTSR (m)0 1234567891050 MWth500 MWthAuto- chauffagedu plasma par lesnoyaux d’héliumémis par laréaction de fusionHomo sapiens sapiensJ Jacqui not , f oire Marseill e sept 201015ITER: partage des coûts46 %Construction : 2,7 Mrd€ pour EU en 2001Révisé et plafonné juillet 2010 à 6,6 Mrd€ pour EU~62 M€/an pour la FranceCoordination, design, matières premières, personnel9 % 9 % 9 % 9 % 9 % 9 %Premièresres expériences2019Exploitation et démantèlement 20 ans34 %13 % 13 % 10 % 10 % 10 % 10 %J Jacqui not , f oire Marseill e sept 2010168


ITER: 2000 pers (construction)1000 pers (exploitation)Le site de CadaracheCentre CEA: 4500Le site de Cadarache4500 persSite autonomed’ITERClôture du centreTore SupraCEAJ Jacqui not , f oire Marseill e sept 201017Structures: poupées russes– International• ITER IO, siège Cadarache; ; 470 personnes en 2010– Une agence ITER par partenaire : fournitures en nature– Niveau européen:• Agence F4E, siège Barcelone fournitures Européenne pour ITER• Commission européenneenne Associations Euratom + EFDA– Structures françaises:• Représentant français ais pour ITER (B. Bigot)– Scientifique et industriel : Sciences de la fusion renforcées– Formation supérieure : spécialité de master nationale– Agence ITER France : accueil, débat public, aménagement dusite, licensing, démantèlement– Région : transport charges lourdes, école internationale etc.• Laboratoires: CEA, CNRS, Universités, s, INRIA9


Préparations du siteMaintenant…500 pers.Plus tard…3000 3000 pers (construction)1000 pers (exploitation)19J Jacqui not , f oire Marseill e sept 201019Itinéraire charges exceptionnellesElargir les passages étroitsIci MirabeauAchèvement fin 2009Consolidation de certains pontsIci Jouques20J Jacqui not , f oire Marseill e sept 20102010


FormationEcole internationale (Manosque): 9 (11) langues, 900 élèvesMaster Sciences de la fusion: 10 univ + 5 écoles d’ingénieursdont ECMFédération de recherches: CEA, CNRS, Universités, INRIA21J Jacqui not , f oire Marseill e sept 201021En résuméParis, 21 nov 2006L’énergie: le défi du siècleLa fusion: une solution d’avenirITER: organisations en place, en constructionUn programme de 30 ans, retombées en Provence!J Jacqui not , f oire Marseill e sept 20102211

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