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1
REACTIONS NUCLEAIRES DE FISSION ET DE FUSION.
Applications dans le domaine énergétique
http//www.futuroscopie.com
jcabbe_at_free.fr
2
STRUCTURE DE LA MATIERE
3
Stabilité des noyaux
4
TABLEAU DE MENDELEEV
5
ATOMES ET ISOTOPES
6
REACTIONS NUCLEAIRES
Projectile noyau cible a noyau formé (
particule)
s
Proton Neutron Noyau
Éventuellement radioactif (a,b,g)
Section efficace de réaction Fonction, entre
autres paramètres, de lénergie du projectile
7
Section efficace de réaction
8
LA FISSION
9
Le COMBUSTIBLE URANIUM
uranium naturel 99,3
0,7
U 238
U235
(fissile)
uranium enrichi 96,5
3,5
10
LA REACTION EN CHAINE
11
LA FISSION
L  atome de gauche a la même somme de protons
et de neutrons que les atomes de droite,
pourtant il est plus lourd!!!
LA MASSE EN PLUS, C EST DE L ENERGIE, MERCI
EINSTEIN!
EXEMPLE PRATIQUE


ENERGIE
Uranium 235
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DU MINERAI AU COMBUSTIBLE
Panier combustible
13

• ENRICHISSEMENT
• ? PAR DIFFUSION GAZEUSE ( Eurodif,
  Pierrelate)
• ? PAR CENTRIFUGATION
• ? PAR LASER

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URANIUM Réserves mondiales
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REACTEUR NUCLEAIRE
16
FILIERE
Combustible
Caloporteur
Modérateur
Réacteur
Turbine
Echangeur
17
(No Transcript)
18
ASSEMBLAGE DU COMBUSTIBLE
19
AU CŒUR DE LA CENTRALE (CUVE)
20
RÉACTEUR NUCLÉAIRE
Jean-Charles ABBE
Énergies pour demain
21
PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DUNE CENTRALE
NUCLEAIRE
Réacteur nucléaire
22
LE RÉACTEUR UNE MACHINE THERMIQUE
23
CONTRÔLE DU FONCTIONNEMENT DU REACTEUR
24
BARRIERES ET CONTROLES DE SECURITE
Gaines de combustible Cuve du réacteur Enceinte
du réacteur Barres de sécurité Adjuvant à leau
de refroidissement Coefficient de température
négatif
25
FORMATION DE PU 239. SURRÉGÉRATEUR
26
(No Transcript)
27
CYCLE DU COMBUSTIBLE
28
VOLUME DÉCHETS RADIOACTIFS
29
STOCKAGE EN SURFACE DES DÉCHETS FMA
30
CENTRE DE STOCKAGE DE L AUBE
31
MAQUETTE DUN LABORATOIRE SOUTERRAIN
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Réacteur de 3 ième génération

• EPR European Pressurized Reactor
• Développement franco allemand des REP
• . Sécurité accrue
• . Rendements améliorés (donc relativement moins
  de déchets)
• . Durée de vie prolongée (Rentabilité accrue)
• Réacteurs haute température (HTR)
• Le PBMR anglo-saxon fonctionne à 900C et les
  galets de combustible sont refroidis à lhélium
  (sûreté accrue, puissance inférieure réacteurs
  classiques, moins de déchets, rentabilité
  inférieure)

33
Réacteur de 4 ième génération
34
Réacteur de 4 ième génération
35
Système à SELS FONDUS
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RÉACTEUR HYBRIDE Réactions sur le thorium
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RÉACTEUR HYBRIDE la spallation
38
FILIÈRE THORIUM. RÉACTEUR HYBRIDE
39
Déchets radioactifs en fonction du temps selon
filière
40
Les réserves duranium dans le monde
41
FUSION
42
La FUSION
43
Les 2 atomes de gauche ont la même somme de
protons et de neutrons que l atome de droite
pourtant, ils sont plus lourds !!!
dm 0,018747 mp E dmc2 2,8 10-12 J 17,6
MeV
4,973974 mp
4,992722 mp
EXEMPLE PRATIQUE



ENERGIE
Deuterium
Tritium
Hélium
neutron
FUSION
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REACTIONS DE FUSION
D T g 4He (3,14 MeV) n (14 MeV) D D
g T (1 MeV) p (3 MeV) D D g 3He (0,8
MeV) n (2,45 MeV) D He g 4 He (3 MeV)
p (14 MeV)
6 Li n g 4 He (2 MeV) T (2,7 MeV)
D deutérium T tritium n neutron
45
CRITERE DE LAWSON
DEFINIT LES CONDITIONS NECESSAIRES A LENTRETIEN
DE LA REACTION DE FUSION n x T x t gt 5.10 21
m-3.keV.s
-n  densité du plasma (de lordre de 10-5 fois
celle de lair, 1 000 particules. m-3) en
particule.m-3 -T  température du plasma (1
keV11,6 millions de degrés) -t  temps de
confinement (de l'ordre de la seconde sur ITER)
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CONFINEMENT MAGNETIQUE
les courants électriques utilisés sont de l'ordre
de la dizaine de millions d'ampères (pour générer
le courant toroïdal).
47
TOKAMAK
48
ITER INTERNATIONAL THERMONUCLEAR EXPERIMENTAL
REACTOR
49

• Chauffage du plasma
• Effet joule (150 millions C)
• Injection de neutres
• Par ondes
• Par particules alpha

JET (1997) Q0,64 (16 MW récupérés sur 25 MW
injectés).
ITER Q10 500 MW produit pendant 400 secondes.
50 MW injectés
50
(No Transcript)
51
Le LASER MEGA JOULE
300m
60 m
10 m
2,5 mm
40 m
Laboratoire LMJ à Barp. 240 Faisceaux laser Étude
des processus de fusion
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COUT DU KWh SELON LE MODE DE PRODUCTION
FIOUL
CHARBON
NUCLEAIRE
64
79
32
COMBUSTIBLE
19
13
8
EXPLOITATION
13
23
49
INVESTISSEMENT
53
COUT DU MWh SELON LE MODE DE PRODUCTION
NUCLEAIRE 28,4
CHARBON 32 à 33,7
GAZ 35
Source Direction Générale Énergie et Matières
Premières Janvier 2004
54
Conséquences sanitaires de Tchernobyl
(1996) J.Cl.Nénot, Directeur de recherche à
l IPSN
L accident de Tchernobyl est une catastrophe
énorme, mais qui a fait et fera peu de victimes.
Dix ans après laccident, on peut affirmer avec
certitude que 31 personnes sont décédées des
suites directes de laccident (sauveteurs), dont
28 des suites de lirradiation, une de brûlure
thermique, une de la chute dune dalle en ciment.
En ce qui concerne les effets à long terme des
rayonnements, la seule conséquence qui ait été
mise en évidence est un excès de cancer de la
thyroïde chez l enfant. La conséquence
principale, à savoir les effets psychologiques,
est due à la catastrophe et non aux rayonnements.
A lheure actuelle, on dénombre 800 cas de
cancers de la thyroïde chez les enfants, dont une
dizaine ont entraîné le décès. Il pourrait y
avoir quelques milliers de cas avec un taux de
mortalité relativement faible (2 à 10).
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SUPERPHENIX / COÛT
Jean-Charles ABBE
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SUPERPHENIX FONCTIONNEMENT
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(No Transcript)
58
(No Transcript)