Partie A: 1-Principes fondamentaux de la réaction

    1.1.Les forces en présence         

            Les noyaux des deux atomes que l’on cherche à faire fusionner étant chargés positivement se repoussent selon une loi coulombienne (force en1/r²). Or lors de la fusion, c’est l’interaction forte qui rentre en jeu, càd une force de très courte portée (5 fm).Il faudra donc communiquer aux noyaux une énergie suffisante (sous forme thermique) pour qu’ils puissent franchir la barrière coulombienne .

	R0 est de l'ordre de 10 fm = 10-14 m   La hauteur de la barrière de l'ordre de 300 keV
Enérgie potentielle d'interaction entre 2 noyaux en fonction de leur distance relative
Introduction à la fusion , Dautray et Watteau, Eyrolles 1993

1.2.Probabilité associée aux différentes réactions envisageables                   

La mécanique quantique nous apprend que la probabilité pour que les noyaux franchissent la barrière coulombienne avec une énergie inférieure à celle de sa hauteur est non nulle : c’est ce que l’on appelle l’effet tunnel. Ces probabilités s’expriment sous la forme d’une section efficace de réaction.

            Il existe un grand nombre de réactions que nous mentionnons ci dessous avec un graphique donnant leur section efficace de réaction en fonction de la température (en fait l'énergie correspondante en keV)

            Remarque : on convient de noter D (deuterium) l’isotope de L’hydrogène  ²H et T (tritium) l’isotope  ³H

    On distingue des réactions dites primaires, elles pourront servir directement dans de futurs réacteurs :

T + D →  ⁴He (3.56 MeV) + n (14.03 MeV)

D + D →  ³He (0.82 MeV) + n (2.45 MeV)

D + D →T (1.01 MeV) + H (3.02 MeV)     

T + T  →  ⁴He + 2 n

Ainsi que des réactions dites secondaires mettant en jeu les produits de fusion précédents et qui participeront inévitablement au dégagement d’énergie mais de façon faible et non contrôlée :

D +  ³He →⁴He  +  H  +  18.35 MeV

T  + ³He →  ⁴He  +  H  + n + 12.1 MeV

T  + ³He →   ⁴He  +  D  +  14.32 MeV

Section efficace des principales réactions de fusion en fonction de l'énergie relative entre les 2 noyaux

site du CEA. on peut y aller!

Il apparaît que la réaction la plus intéressante est celle d’un mélange équimolaire de deuterium et de tritium ( noté DT). C’est en effet celle dont la section efficace présente le maximum le plus élevé (probabilité de réaction entre les 2 noyaux plus grande), qui plus est pour la température la plus basse donc pour une énergie à investir moins importante. Le seul inconvénient de cette réaction est de faire appel au tritium, assez radioactif (T_1/2=12.5 ans) et inexistant à l’état naturel. On sait toutefois le fabriquer sans grand problème.

Une deuxième génération de réacteurs plus performants pourra utiliser la réaction DD.

N'hésitez pas à m'écrire pour des critiques (constructives) ou des renseignements