Mașini MHD
Aceste mașini care ne vor salva sau ne vor distruge
11 iunie 2006
Aș vrea să vă spun o poveste care se scrie chiar sub ochii noștri. Ceva s-a născut, a plâns în pântecele Z-machine de la Sandia, un laborator din Noua Mexic. Copilul a scos primul strigăt în mai 2005. A ieșit brusc din pântecele neantului.
De o jumătate de secol, oamenii alergă după mirajul fuziunii. În timp ce demonul fisiunii fusese dresat relativ ușor; la începutul anilor patruzeci, dând naștere primei bombe atomice care a explodat la Alamogordo, în Statele Unite
Explozia primei bombe atomice, la Alamogordo
al doilea copil al oamenilor, copilul promiteic, a apărut doar ca un copil al primului. Imediat ce oamenii au știut că pot elibera energia fantastică ascunsă în materia însăși, au luat în considerare implementarea unor reacții de fuziune, nu de fisiune.
La început, „atomistii”, „fizicienii nucleari”, așa cum au fost numiți ulterior, erau simpli chimiști (cum ar fi descoperitorul atomului, neozeelandezul Ernest Rutherford). Pentru un chimist, fisiunea nu este altceva decât o reacție de disociere, puternic exo-energetică, care pune în practică un proces de autocataliză. *Uraniumul 235 dorește doar să se disocieze în fragmente de mase comparabile, eliberând în trecere câțiva neutroni. Aceștia sunt cei care, lovind nucleele vecine, declanșează focul „reacției în lanț”, cu condiția ca cantitatea de atomi reuniți să fie suficient de importantă pentru ca acești neutroni să poată intra în coliziune cu un alt nucleu de 235. Mai degrabă decât masă critică, ar trebui să vorbim de volum critic. Vezi
http://www.savoir-sans-frontieres.com/JPP/telechargeables/Francais/energetiquement_votre.htm
După ce au exploatat instabilitatea uraniului 235, existent în urme (0,7 %) în minereul natural de uraniu 238, un alt „izotop” al acestui element, oamenii au exploatat cea a plutoniului 239, un element care, de data aceasta, nu exista în natură, dar putea fi fabricat prin doparea uraniului 238, făcându-l să capteze un „neutron rapid” emis în timpul fisiunii unui U235. Plutoniul este, de asemenea, „fisiabil”, are o „masă critică” și se pretează la fabricarea bombelor. Aceasta este a doua bombă care a fost „testată” la Nagasaki, în Japonia.
Întotdeauna cu ochiul chimistului, fuziunea semăna mult mai mult cu reacțiile chimice banale pe care le cunoșteam. În stânga „produsele de reacție”. În dreapta, rezultatul reacției în cauză. Schematic
A combinat cu B dă C plus energie
Reacția de fuziune care se produce la cea mai joasă temperatură este cea care implică doi izotopi ai hidrogenului: deuteriul și tritiul (care constituie ceea ce se numește hidrogen grele), al doilea având defectul de a fi instabil, „radioactiv” (durata de viață: 12 ani). Această temperatură este de o sută de milioane de grade. Americanii au încercat să declanșeze această reacție utilizând razele X produse de explozia unei bombe de fisiune, plasând pur și simplu un amestec deuteriu-tritiu „lângă” o bombă „A”, de fisiune. Acest experiment a purtat numele de „Greenhouse”, „sera”. Hidrogenul avea inconvenientul de a trebui să se prezinte sub o formă condensată, lichidă, adică la temperatură foarte joasă. Dotată cu o vastă instalație anexă de criogenie, această primă „bombă H” nu era, așadar, operațională.
Exista o a doua reacție care permitea utilizarea unui exploziv care se prezenta în stare solidă: hidrura de litiu Li H. Dar temperatura care trebuia pusă în practică era de cinci ori mai mare: 500 de milioane de grade în loc de o sută. În Rusia, tânărul Andrei Saharov a avut ideea de a plasa (mica) bombă de fisiune în focarul unui elipsoid care afectează forma unui ou alungit, a unei coji goale care servește drept reflector, în fața razelor X. Toți opticienii din lume știau acest lucru de mult timp. Plasând o sursă de radiație în primul focar al acestei suprafețe reflectante elipsoidale, aceasta concentrează radiația în al doilea focar. Era, așadar, suficient să plasezi acolo capătul unei sarcini de hidrură de litiu având forma unui „pâine de zahăr”.
&&&
Montajul Saharov-Teller-Ulam
În Statele Unite, doi tineri cercetători evrei, primul de origine ucraineană, Stanislaw Ulam:
Stanislaw Ulam
al doilea, de naționalitate maghiară, Edward Teller, au avut în același moment această idee pe care anglo-saxonii au calificat-o drept „technically sweet”.
Edward Teller în 1958, care a servit drept model pentru personajul „Doctor Strangelove” și care numea familiar bomba H „my baby” („Bebelușul meu”)
(cităm, pentru memoria, simțul umorului destul de îndoielnic al unor oameni de știință autori de lucrări care tratează nașterea unor astfel de enginuri, unul dintre ei, Antoine Schwerer, dând titlul „Lângă bomba mea” propriei sale cărți, publicată în 1990 (120 de pagini)
Antoine Schwerer: „Lângă bomba mea” ....
Americanii au ales să testeze mai întâi bomba „cu hidrogen”, funcționând la 100 de milioane de grade, cu un amestec deuteriu-tritiu. Dar, spre surprinderea generală, sovieticii au sărit peste această etapă, datorită calculelor efectuate de Andrei Saharov, și au pus în practică primii „bomba uscată”, a cărei sarcină se prezenta sub forma unui solid: hidrură de litiu. O bombă care era, așadar, imediat operațională. Această avansare bruscă a forțelor „blocului de Est” a dat semnalul de start al unei curse înarmări absolută nebună.
La acest stadiu, cititorul trebuie să rețină acest „amestec miracol” Litiu6 + Hidrogen1 care produce două nuclee de Heliu4 și .. nici un neutron. Această „bombă H” este astfel „nepoluantă”. Din păcate, dacă într-o zi pământeni vor suferi efectele ei, nu vor avea, fără îndoială, timp să profite de acest efect. Dacă „Bombelor H” sunt atât de „poluante”, este în principal din cauza sarcinii de fisiune care le servește drept detonator și a „activării” reflectorului din „uraniu sărăcit”, constituit din uraniu 238. Acesta, absorbând un neutron emis de reacția de fuziune, se transformă în plutoniu 239 care fisionează la rândul său. Se obține atunci enginul cel mai oribil care a ieșit vreodată din imaginația oamenilor, bomba „FFF” (fisiune - fuziune - fisiune), cea mai bogată în fallout radioactiv.
În timp ce militarii se activau să își dezvolte bombele, civilii, de partea lor, au încercat să aprindă un amestec deuteriu-tritiu în incinte de formă toroidală, „tokamakurile”, inventate de rusul Artsimovici (sunt imaginativi, acești ruși, într-adevăr ...).
Majoritatea cititorilor cunosc acum schema unor astfel de mașini unde amestecul gazos, adus la temperatură foarte înaltă, este „confinat magnetic”, adică în inima unui bobinaj care afectează forma unui tor (sau astăzi, mai exact, forma literei „D”, rotind în jurul unui ax. Această idee este în inima acestei catedrale pentru ingineri care poartă un nume: ITER.
Mașina ITER
Pe ilustrația de mai sus se distinge, în secțiune, această incintă închisă, de revoluție, înconjurată de toate dispozitivele sale periferice. Această mașină va lua succesiunea, pe site-ul francez de Cadarache, a unei mașini similare, „Tore-Supra”, pusă în construcție un sfert de secol mai devreme:
Tore supra
Interiorul Tore-supra
Această primă mașină franceză, a cărei construcție a început acum un sfert de secol, nu și-a ținut promisiunile. Pe schema de mai sus se disting, totuși, numeroasele gadgeturi prin care se efortează aducerea plasmei la temperatură înaltă și care constituie diferite moduri de injectare a energiei în această cameră toroidală (microunde, „faisceau de neutre”, etc.). Primul rezultat tangibil va fi obținut, în final, pe o mașină engleză instalată la Culham, „JET” (Joint European Torus). .
Mașina engleză JET, 12 metri înălțime
Volumul plasmei confinate se situează atunci între 80 și 100 de metri cubi. În 1997, tokamakul de la Culham a funcționat timp de ... o secundă.
Interiorul JET
Este acest rezultat judecat „foate încurajator” care a adus cercetători și ingineri să propună „trecerea la stadiul de mai sus”, propunând proiectul ITER, de proporții și mai impunătoare.
De ce această cursă spre gigantism?
O astfel de plasmă se răcește radiativ. Suprafața externă este emisivă, este acolo unde se produce pierderea de căldură. Aceasta crește, așadar, ca suprafața plasmei, pătratul dimensiunii caracteristice a mașinii, să zicem al diametrului său, în timp ce cantitatea de energie conținută de aceeași plasmă variază ca volumul său, adică ca cubul diametrului. Dacă o astfel de mașină tinde să se răcească radiativ, faptul de a-i crește dimensiunile va minimiza acest efect.
În sfârșit... totul este relativ. JET a funcționat timp de o foarte mică secundă, apoi s-a sufocat ca o veche centrală termică, din cauza acestui răcire radiativă. Dar de ce acest fenomen ia atât de repede pasul asupra energiei degajate de fuziunea însăși? Pentru că confinarea parietal, încredințat câmpului magnetic, nu este decât imperfect. Particule rapide reușesc să „trecă prin ochii acestui fileu” și să lovească pereții solizi ai mașinii. Făcând acest lucru, ele smulg nuclee aparținând acestei anvelopă solidă, printre care nuclee de metal, care se ionizează imediat topindu-se în inima plasmei de fuziune. Acolo, aceste nuclee interacționează cu electronii liberi prin Bremstrahlung, „radiație de frânare”. Deviant electronii ușori de cursa lor, îi fac să emită radiație. „Gazul de electroni” se răcește. Făcând acest lucru, acesta răcește amestecul de fuziune deuteriu-tritiu. Imediat ce temperatura scade sub cele fatidice o sută de milioane de grade, mașina se sufocă și se stinge, prost. Fenomenul este cu atât mai deranjant cu cât această răcire radiativă variază ca pătratul sarcinii electrice purtate de ionii grele smulși de la perete.
JET s-a stins în acest fel, după o secundă de funcționare. ITER va face la fel. Este conceput pentru o funcționare de cinci minute, dar totul indică faptul că aceasta nu va depăși o mică zece de secunde. În prezent, nu există nici un sistem operațional care să permită protejarea împotriva acestui fenomen de poluare a plasmei de fuziune și de răcire radiativă a „centralei termice”. Soluțiile evocate în presă figurează doar la condițional. Aceste scheme tehnice nu sunt, în orice caz, la îndemâna unui cititor obișnuit. Discursul se poate rezuma la aceasta:
- Oamenii au nevoie de energie. Nuclearul le furnizează, modulo producția de deșeuri radioactive care sunt foarte deranjante, recunoaștem. Fuziunea este calea viitorului. Dar drumul va fi lung. ITER va crește în putere doar într-o douăzeci de ani, și atunci ....
Și atunci, ce? Se va rade gratis? Se va fi găsit, până atunci, mijlocul de a vindeca monstrul de tarele sale congenitale? Temperatura sa va accepta să se mențină pe durata de timp envisajată sau ni se va explica atunci că „pentru ca să funcționeze ar fi trebuit prevăzută o mașină . și mai mare”, cu un nou apel la portofelul contribuabilului. Și ce de făcut cu structurile anexă activate de un puternic bombardament cu neutroni dotați cu o energie de 14 Mega-electron-volți? Cum de prevăzut care va fi rezistența mecanică a imensului magnet superconductiv, al cărui preț Nobel Gilles de Gennes semnalase fragilitatea, în fața acestui bombardament ineludabil? Ce se întâmpla dacă această rezistență mecanică se găsea brusc alterată, transformând obiectul într-un fantastic exploziv, capabil să răspândească în natură o masă notabilă de tritiu radioactiv.
Nu veți vedea aceste chestiuni evocate nicăieri, pur și simplu pentru că ITER nu este conceput pentru a funcționa ... mult timp, suficient de mult timp pentru ca sistemul său de magnetizare superconductivă să nu se degradeze. Când se va trece la „super-ITER”, în 25 de ani, va fi întotdeauna timp să ne preocupe de acest ... nou problemă”.
Cum ar spune doctorul Pangloss, care este rațiunea suficientă a unor proiecte atât de faraonice? Ne agățăm de ele pentru că nevoile de energie ale planetei par insatiabile. Creșterea lor se dovedește vertiginioasă, exponențială. Petrolul se epuizează. Anumite țări, cum ar fi Statele Unite, dețin rezerve foarte importante în ... cărbune, dar acesta posedă atunci panglica albastră a poluării. După Charybda, Scylla.
„Soluzioniile alternative” nu par suficiente, cum ar fi eolianul, solarul, energia marémotrice, geotermică. „Retururile pe investiții” nu par suficiente în fața nevoilor oamenilor. Astfel, nuclearul „apare ca cel mai mic rău”. Aceasta este poziția lui Claude Allègre, fostul nostru ministru, modern Pangloss tehnologic care susține că „totul este pentru bine în cel mai bun dintre nucleare posibile”.
„Decrescence” este o soluție pentru țările bogate. Nu este mergând cu ulei de rapiță, iluminându-ne cu lămpi de 25 wați, mergând pe bicicletă și încălzind apa din băi cu panouri solare, echipând WC-urile noastre cu cisterne cu două viteze, că vom putea urca la înălțimea nevoilor planetare. Aceasta pornește dintr-o intenție excelentă, dar pe orice capăt luăm problema, este insuficient, este un vis pentru copiii bogaților.
Situația pare să fi devenit atât de critică încât numeroase țări envisajează trecerea la nuclear (situație care face mândria a atât de mulți responsabili francezi). Cursa spre fuziune prin mașini atât de problematice ca ITER revelează întinderea malaisei. Este atât de profundă încât se envisajează filiere de care nu se știe când se vor dovedi rentabile și dacă chiar le vor deveni într-o zi. Dar, până în primăvara 2005, răspunsul invariabil era:
*- Aveți altceva de propus? *
**Nuclearul, altfel. Fuziunea nepoluantă, exemptă de radioactivitate. **
Totul nuclear este o perspectivă terifiantă. Implică îngroparea a mii de tone de produse radioactive periculoase cu o durata de viață .. infinită la scara existențelor noastre umane scurte. De la accidentele de Three Mile Island și de Cernobîl, știm că reactoarele nucleare sunt periculoase, că pot polua teritorii imense unde se vor naște copii malformați, unde mase de bărbăți și femei vor dezvolta cancere. Unde să găsim această sursă de energie magică, pe care Natură ne-ar furniza în abundență și care nu ar polua mediul nostru, nu ar pune existențele noastre în pericol?
Lucru absolut surprinzant, aceste soluții există de o jumătate de secol. Prima dintre ele este precis cea care servește drept punct de start pentru ceea ce s-a numit „bomba cu hidrogen”: filiera Litiu - hidrogen. Reamintim reacția de fuziune:
Litiu7 + Hidrogen1 ----> două nuclee de Heliu4 și .. nici un neutron
Singurul inconvenient: este nevoie de o temperatură de 500 de milioane de grade, de cinci ori superioară la ceea ce s-a reușit să se creeze timp de o secundă în tokamakul de la Culham. Există o alta:
Bor11 + Hidrogen1 ----> trei nuclee de Heliu4 și .. nici un neutron
Este nevoie, de data aceasta, să aducă amestecul la temperatura faraminoasă de *o mie de milioane de grade Kelvin, un miliard de grade! *. De două ori temperatura care domnește în inima unei bombe H care tocmai a fost pusă în foc, de cincizeci de ori temperatura care domnește ... în inima Soarelui.
Eh da, mulți cititori ignoră, stelele nu dețin recordul de temperatură. De ce? Pur și simplu pentru că dacă temperatura Soarelui ar atinge o sută de milioane de grade, sau mai mult, nu ar mai fi o liniștită centrală termică, un vas care fierbe, ci o ... bombă. Temperaturile foarte mari, le găsim în cosmos în „supernovele” care sunt stele care explodează. După un funcționare relativ liniștit, cu temperaturi destul de apropiate de cele evocate mai sus, iată-le brusc că cad foarte brutal (în câteva zile!) în pană de carburant. Ele se prăbușesc atunci ca niște soufflé-uri cu simetrie sferică, asupra lor înseși. Mai precis asupra „cenerei” lor, în acest caz un nucleu de fier ale cărui atomi, formați prin reacții de fuziune, au pur și simplu curger în fundul stelei prin gravitație.
Stea se prăbușește asupra ei însăși la o viteză atingând sute de mii de kilometri pe secundă. Această energie cinetică se transformă brusc în temperatură și este această energie formidabilă care va produce elementele grele din tabela lui Mendeleev, atomii din care suntem formați, dumneavoastră, eu, plumbul din mina creionului meu, uraniul din reactorul care, în prezent, produce electricitatea care alimentează calculatorul meu.
Cosmosul deține alte surse foarte exo-energetice: quasarii. În acest caz, o masă de hidrogen, destabilizată, se adună în centrul unei galaxii. Energia cinetică pe care au achiziționat acești atomi se transformă în căldură și această masă se transformă atunci într-o fantastică bombă cu hidrogen, mai mare decât sistemul solar, emitând un scurt instant atât de energie cât galaxia întreagă. Adunând liniile câmpului magnetic galactic, acest sistem se transformă într-un imens accelerator de particule care emite atunci nuclee la viteze relativiste, după două jeturi diametral opuse, asociate acestui „dipol magnetic astfel format”.
Dacă exceptăm fenomene paroxistice, temperatura atingută în inima bombelor noastre cu hidrogen (500 de milioane de grade) este cea mai înaltă care domnește în tot ... sistemul solar și chiar la un bun pachet de ani-lumină în jur. Putem extrage o legitime mândrie.
În mai 2005, acest record a fost brusc bătut, în mod total neașteptat, surprinzător. Trebuie să retrasează acest drum care debushează într-o descoperire pe care o consider la fel de importantă ca ... cea a focului, având în vedere implicațiile pe care le va avea, inevitabil.
Rezumăm-ne. Ce este un tokamak, ce este mașina de la Culham, ce este ITER?
Sunt centrale termice, funcționând în regim continu, cu toate inconvenientele pe care aceasta le poate prezenta.
*ITER, este mașina cu aburi a mileniului trei. *
Cum funcționează o mașină cu aburi?
Luăm exemplul unei locomotive. La început, există o sursă de căldură, în acest caz cărbune. Acesta arde combinându-se cu oxigenul din aer. Se dispune atunci de un schimbător, constituit de un important rețea de tuburi unde aburul circulă în circuit închis. Gazele de combustie încălzesc acest abur și constituie „sursa caldă” a acestui sistem. Cine spune temperatură spune presiune. Acest abur este trimis către cilindri unde „lucrează”, furnizează o energie, aici mecanică. Dacă această mașină cu aburi ar fi cuplată la un generator, ar produce atunci electricitate.
În centrale termice, mai moderne, se arde petrol sau cărbune (ambele sunt hidrocarburi, provenite din economiile pe care lumea vegetală le-a constituit pentru noi de-a lungul sutelor de mii de ani). S-a abandonat sistemul pistoanelor trecând la turbina cu gaz, prezentând un randament mai bun. Vei remarca că s-a urmat exact același drum în aeronautică unde „motoarele cu reacție” moderne sunt concepute pe modelul turbinei. S-a abandonat anticul sistem al motoarelor cu pistoane, care acționau elice. Dar atunci, aceste turbine ale Airbus-urilor noastre, ce acționează? Elice carenate, cu randament mai bun, pe care le numim „suflante”. Data viitoare când vei lua avionul, aruncă o privire la aceste propulsoare mai elaborate.
ITER nu va fi altceva decât o centrală termică de un gen diferit. Sursa de energie: fuziunea, cu inconvenientele, deșeurile, activarea structurilor, riscurile, probleme de tot felul, costurile de exploatare. Aici, din nou, un schimbător furnizând ... abur care va acționa o turbină cu gaz, ea însăși cuplată la un alternator. Dacă exceptăm sursa de energie, este tehnosciență foarte sfârșit de revoluție industrială.
De ce automobilele noastre nu sunt concepute în linie directă a locomotivelor cu aburi? Se va remarca că primul vehicul automotor care a existat, fardierul lui Cugnot, era o mașină cu aburi automotoră.
**Fardierul lui Cugnot (2 km/h în 1771) **
Un fardier este un vehicul cu roți joase, destinat să poarte sarcini foarte grele. Obiectivul era deja de ordin militar (deja!), ideea lui Cugnot fiind de a asigura transportul tunurilor. Dacă citești avatare ale acestei descoperiri, vei cunoaște, în același timp, fără rău spirit, viitorul lui ITER, prin simplă transpunere.
Prima aeronautică din lume este în principiu bazată pe un aparat inventat de francezul Clément Ader, „Eole”, și care este vizibil în prezent la Conservatorul Artelor și Meșteșugurilor din Paris.
**Eole lui Clément Ader (1890) **
Ader s-a inspirat din aripile liliacului. În mijlocul fuselajului se distinge locul unde se afla pilotul, așezat pe podeaua aparatului și manevrând mașina cu valoare acționând cele două elice a ceea ce inventatorul său a numit din capul locului „avion” (cuvântul vine de acolo). Unul dintre aparatele construite de Ader s-ar fi ridicat la o înălțime de 20 de centimetri pe o cincizeci de metri. Aceste cercetări au fost finanțate de militari (încă!). Faptul că aceste rezultate, clasate „secret de apărare”, și care nu au fost făcute publice decât în 1990, un secol mai târziu (când arhivele de la Satory au căzut în domeniul public) a făcut că a fost dificil pentru francezi să revendice o prioritate în fața exploitului fraților Wright, privind primul zbor al unui mai greu decât aerul.
Evident, automobilele noastre nu funcționează cu aburi. Trebuie să existe o rațiune suficientă pentru o astfel de evoluție. Ce s-a întâmplat?
Motorul cu explozie a pur și simplu detronizat motorul al cărui „sistem termogenerator funcționa în continu”. Cuvântul „explozie” este, de altfel, impropriu, dacă nu calificăm drept explozie o combustie foarte rapidă. În „motoarele cu explozie”, se caută, dimpotrivă, să se evite nașterea „undelor de detonare” amestecând la benzină substanțe „anti-detonante”.
În aceste motoare cu combustie foarte rapidă, carburantul, amestecat cu aer, eliberează energia cât mai repede posibil și la o temperatură relativ înaltă, care este atingută doar la sfârșitul compresiei. Un chemisaj și un răcire cu apă permit ansamblului să conserve o temperatură suficient de joasă pentru a păstra o bună rezistență mecanică. În motoarele pe benzină, combustia este inițiată de scânteia livrată de o bujie. În diesel, temperatura atingută la sfârșitul compresiei este suficientă pentru ca amestecul fuel-air să reacționeze singur, să se aprindă de la sine.
Amestecul arde. Temperatura și presiunea sa cresc. Aceasta împinge un piston, pune în mișcare un volant, eliberează energie, fie că este motorizarea unui vehicul sau producția de electricitate (grup electrogen). O parte din energie este stocată într-un volant de inerție și va servi să asigure compresia următoare. Se obține schema:
*- admisia amestecului combustibil (gaz oil) și comburant (aer), adică a „amestecului reactiv” - compresie - expansiune și producție de energie - subsidiar, un timp suplimentar care permite evacuarea produselor de combustie, întotdeauna cu energia înmagazinată în volant de inerție. *
La ce lucrează oamenii de știință care se interesează de fuziunea „în impulsional” (prin opoziție cu fuziunea în continu, vizată în mașini ca ITER)?
*La „doi timpi (sau patru timpi) cu fuziune”. *
Principiu:
*1 - Admisia amestecului reactiv 2 - Compresie (electromagnetică, energia fiind livrată de un sistem susceptibil să stocheze energie electrică) 3 - Fuziune, cu degajare de energie 4 - Expansiunea produselor de reacție, prin simplu creștere a temperaturii și presiunii 5 - Exploatarea acestei energii utilizând un generator MHD cu inducție 6 - În sfârșit, reinițializarea sistemului, ceea ce implică stocarea unei părți din energia electrică produsă, evacuarea produselor de reacție și punerea în loc a amestecului exo-energetic. *
În această schemă, multe elemente erau deja stăpânite de mult timp. Precis din anii cincizeci. Faza 5, de exemplu. Ce este un „generator MHD cu inducție”? Este un simplu bobinaj în interiorul căruia domnește un câmp magnetic B. Fuziunea va produce o plasmă la temperatură foarte înaltă. 100 de milioane de grade dacă mașina funcționează cu un amestec deuteriu-tritiu (Izotopi ai Hidrogenului, unul dintre ei radioactiv, cu o perioadă de 12 ani și cu inconvenientul de a produce neutroni la 14 Mev, antrenând activarea structurilor). 500 de milioane de grade dacă funcționăm cu amestecul Litiu Hidrogen (ușor). Un miliard de grade dacă funcționăm cu amestecul Bor Hidrogen (ușor).
Până în primăvara 2005, aceste ultime două temperaturi păreau să țină de ficțiune, sau, pentru a relua expresia favorita a unui jurnalist aeronautic, la cunoștințe de fizică mai mult incerte, de „delir tehnologic.
În cele trei cazuri, se creează o plasmă de heliu, ale căror nuclee sunt electric încărcate. Această plasmă este total ionizată. Utilizând un „cuvânt savant”, se va spune că această plasmă lucrează la „Număr de Reynolds magnetic foarte înalt”.
În Tokamakurile, este la fel. În acest caz, câmpul magnetic era conceput, dimensionat pentru a fi capabil să se opună cu succes expansiunii, difuziei plasmei
s efectul propriei sale presiuni. Aici, câmpul magnetic este cel care „pierde partida” și „cede teren”. Plasma de fuziune poate se destinde și se răci, la un punct încât la sfârșitul acestei expansiuni heliul se dezioniză. „Compresia câmpului magnetic” este sinonimă în solenoid de curent indus și este sub această formă se va manifesta energia electrică engendrată de mașină. Se va putea exploata căldura reziduală, de o contribuție minimă, cu ajutorul unei „mașini termice”. La capăt, se va putea utiliza produsul de reacție pentru a umfla baloane dirijabile, care vor avea avantajul de a nu fi inflamabile. Heliul, care înainte de dezvoltarea unei astfel de tehnici rămâne un produs hyper-scump (aproape exclusiv produs în SUA din roci), ar găsi atunci un mare număr de aplicații tehnologice. Este un gaz ușor. Comprimat, ar putea constitui un rezervor de energie, non-exploziv, pentru o motorizare. Dotat cu o conductivitate termică puternică, ar găsi, datorită acestui lucru, un număr de aplicații tehnologice, chiar domestice. Heliul are avantajele hidrogenului, minus periculozitatea acestuia.
Într-un tokamak, câmpul magnetic se comportă ca „o incintă invizibilă care asigură confinarea plasmei”. Într-un generator cu inducție, același câmp magnetic joacă rolul unui „piston invizibil”, ansamblul constituind un generator electric care furnizează curent alternativ, fără piese mobile, cu un randament excelent (90 %).
Aceasta este doar un articol de sensibilizare, și nu voi intra în detaliile tehnice, ceea ce m-ar obliga să mă lansez într-o inițiere în regulă la fizica plasmei și la MHD (disciplină abandonată în Franța de 30 de ani, așa cum știe toată lumea, încât atunci când cei care au sarcina de a încerca să o pună pe șine merg în Rusia, unul dintre locurile înalte ale MHD la nivel internațional „nu știu ce întrebări să pună”).
Într-o instalație cu caracter industrial, se gândește imediat la condensatoare în calitate de sistem de stocare a energiei. Este sistemul care servește drept bază pentru Z-machine de la Sandia.
Z-machine de la Sandia, Noua Mexic
Diametru: 33 de metri. Funcționează ca un „compresor electromagnetic”. Detaliu: această mașină nu fusese absolut concepută la început ca un generator de energie, nici măcar ca o mașină unde s-ar fi căutat temperaturile foarte mari susceptibile să debusheze într-o fuziune „inertială”, de scurtă durată, la sfârșitul compresiei. Această mașină avea un scop pur militar. Fusese concepută ca un generator de raze X de foarte mare putere.
De ce? Pentru că armele anti-misile sunt în esență bombe atomice pe care le fac să explodeze în atmosfera înaltă, pe traiectoria (balistică) a capelor nucleare ale „atacantului”. Explodând, aceste bombe scupă 80 % din energia sub forma de raze X. Se speră atunci că aceste raze vor fi suficient de puternice pentru a deteriora sistemele de ghidaj și de declanșare ale capelor. Invers, se încearcă să se creeze cape „întărite”, dotate cu un blindaj care le permite să reziste la acest intens flux de raze X. Caietul de sarcini al celor de la Sandia era, așadar, următorul:
*- Faceți-ne o sursă de raze X cea mai puternică posibil, emitând într-un volum suficient de mare pentru a se putea plasa în proximitate materiale, inclusiv cape nucleare complete, pentru a evalua capacitatea lor de a rezista la armele anti-misile. *
Cum se fabrică raze X? Istoric, se încarcă o catodă să emită electroni pe care îi accelerăm la o viteză suficientă pentru ca, venind să lovească un anod, atomii acestuia se excită și emit acest tip de radiație. Dar astfel de sisteme ar livra puteri total insuficiente pentru ca radiația să poată fi utilizată pentru testarea capelor nucleare. Cei de la Sandia au, așadar, envisajat să comprime elemente metalice în mod încât temperatura atingută să facă ca acestea să se comporte ca emitent de raze X.
Primele teste sunt satisfăcătoare. Mașina emite degelări care satisfac militarii. Apoi, în 1998, temperatura obținută atinge 1,6 milioane de grade. Vezi:
http://www.sandia.gov/media/z290.htm
**Provenind din serviciul de difuzare al laboratoarelor Sandia, 1998: 1,6 milioane de grade! **
Dacă citești articolul, vei vedea că autorii insistă asupra puternicei puteri radiaționate în gama de X. Accesoriu, temperatura țintei a urcat la 2,2 milioane de grade, dar „în medie” se învârte în jurul a 1,6 milioane de kelvin. Se începe să vorbească un pic de fuziune, dar fără prea multă credință. În fapt, nu este prima dată când cercetători încearcă să obțină temperaturi mari încercând să facă să imploseze asupra ei însăși o țintă circulară. Clasic, este o porțiune de cilindru pe care se numește un „liner”. Îmi lipsește timpul astăzi pentru a evoca tot acest drum unde rușii au jucat un rol de prim plan, urmați de echipa lui Fowler la Los Alamos. Dar până atunci, acești oameni au utilizat un „liner” continu. Scopul era să treacă prin acest subțire cilindru o intensitate foarte mare, evaluată mai întâi în milioane de amperi, apoi în zeci de milioane de amperi (20 de milioane de amperi în Z-machine). Această napă de curent creează un câmp magnetic care reacționează asupra materialului însuși, printr-un sistem de forțe radiale, centripete, făcându-l să tinde spre axul său. Dar această napă de curent tinde să fie instabilă. Corolar: cilindrul nu implosează pe axul său, ci ... oricum. Adesea într-un punct situat la 1 cm de acesta! (dimensiunile liner-urilor rusești: 6 cm diametru, un centimetru înălțime).
La Sandia, cercetătorii au înlocuit cilindrul cu o napă de fire foarte subțiri care vor fi, evident, volatilizate în cursul operației, transformate în fine într-un „rider de plasmă”. Dar structura inițială garantează procesului o mai bună axisimetrie, deci o mai bună focalizare. Deeney, capul proiectului, se lasă să viseze să vadă într-o zi mașina atingând temperaturi comparabile cu cele atingute în tokamakuri, frângând o sută de milioane de grade.
Și acolo, este surpriza generală, neașteptatul. În mai 2005, implozia „liner-ului cu fire” se efectuează atât de bine încât temperatura atingută la sfârșitul compresiei depășește ... două miliarde de grade! O temperatură care nu fusese niciodată atingută, nici măcar în enginurile termonucleare cele mai puternice. Ce s-a schimbat? Deeney a crescut un pic diametrul liner-ului: 8 cm în loc de cinci. Pe de altă parte, cele câteva sute de fire subțiri de tungsten au fost înlocuite cu inox.
*Iată pagina de anunț, datată 8 martie 2006, provenind de la laboratorul Sandia însăși, anunțând exploitul: *
Se verifică, se refac n ori manipulația, măsurătorile. Rezultatul cade: este real. Nu este vorba nici de un artefact, nici de o eroare de măsurare. Senzorii sunt numeroși și precisi. În plus, energia totală emisă sub forma de raze X se dovedește a fi de patru ori superioară energiei cinetice comunicate tigelelor în timpul celor o sută de nanosecunde cât durează implozia. Malcolm Haines, directorul laboratorului englez de Fizica Plasmei de Cambridge, vede comunicat acest rezultat, fără nici o cenzură. Lenta creștere în temperatură a Z-machinei a făcut ca nimeni să nu se gândească să instaleze filtrul unui secret de apărare în fața rezultatelor obținute. Este, după toate, o simplă mașină de creat raze X pentru a testa rezistența ogivelor, nu?
Haines, simpatic savant Cosinus al echipei, pe care îl cunosc de mult timp (1976), compune un paper pe care îl trimite la Physical Review Letters, care îl publică pe 24 februarie 2006.
Revista publică articolul fără să pună întrebări. Doamne, în engleză „million” se scrie la fel ca în franceză și „milliard” se obține schimbând m în b, ceea ce dă: billion.
Câteva site-uri Internet menționează această stranie noutate:
Se tocmai de a crea în laborator cea mai mare temperatură realizată până în prezent
Science et Vie și Science et Avenir preiau această informație pe cinci linii, fără să o comenteze. De trei luni, nimic în lumea Științelor, nimic în Pour la Science (care este doar ecoul francez al Scientific American, care nu pare nici să se emoționeze de o astfel de percée). Nimic în La Recherche. Este „silencio radio general”.
Se pot vedea mai multe rațiuni pentru această absență de reacție.
*- Mulți oameni nu percep anvergura acestui rezultat extraordinar - Implicațiile deranjează enorm „nuclocrații” (proiectul Mégajoule și Iter). Într-adevăr, pun în totală chestiune proiectele „dominante”. Or, aceiași nuclocrați țin în mână media-științe. - Implicațiile militare sunt percepute doar după fapt de către responsabili proiectului. Nimeni nu a avut reflexul de a rabate asupra acestui rezultat capacul secretului de apărare. Dar este prea târziu, „pisica este afară din sac”, așa cum spun anglo-saxonii. *
Pentru mine, ca și pentru specialiștii, francezi sau străini cu care am avut contacte, este evident că fuziunea este la capătul drumului. Este suficient să plasezi, de exemplu, o ac de hidrură de litiu în centrul „cușcă de serin”, sau o subțire baghetă de deuteriu-tritiu solidificat (pe care se știe fabrica de mult timp) pentru a debushe în experimente grele de consecințe, asupra unei emisii de nuclee de heliu, ușor de identificat.
Pentru umanitate, este sursa de energie, ilimitată, nepoluantă, non-radioactivă, mașina care poate schimba toată organizarea și politica planetei noastre, în puțini ani (...)
Pentru militari, este bomba H și bomba cu neutroni la îndemâna țărilor cele mai modeste, diseminarea necontrolată a armei termonucleare (...). O mașină ca cea de la Sandia costă aproximativ a suta parte din cea a unui tokamak ca ITER.
Principiile de bază ale mașinilor MHD
Întoarcere spre Ghid Întoarcere spre pagina de Început
Număr de consultări ale acestei pagini de la 15 iunie 2006 :