>Garra... _ _ _..._ _ _..._ _ _transe,vers sale>>

18 Jui, 2007

La Z machine : plus forte que le soleil (ou comment enterrer ITER avant le début de sa construction)

tECH-NOw — Posté par Dearcham @ 23:00

La gravité, depuis Newton et ses trognons on connait. Ses application pour la transformer en énergie aussi : moulins , barrages ...

Pourtant cette force est incroyablement ridicule: la Terre nous attire par sa masse mais il nous suffit de sauter pour la contrer (temporairement certes mais c'est suffisant pour pouvoir se foutre de sa gueule)

La Fission : Bombe Nuclaires ; toutes les centrales actuelles .Basée sur l'interaction faible le but était de séparer les électrons de leur noyau atomique.

Certaines recherches tentent actuellement la voie de l'électromagnétisme pour produire de grandes quantitées d'énergie , je vous en reparlerais bientot.

La Fusion c'est plus nouveau.Basée sur l'interaction Forte (la force la plus balèse que l'on connaisse) elle nécessite des températures et des pressions colossales pour pouvoir s'enclencher.C'est l'énergie qui fait fonctionner entre autre ...le soleil..On en parle avec ITER mais ce n'est qu'une manière de l'appéhender (extrèmement couteuse) .


Approchez! et venez admirer ce que vous ne trouverez pas en France : la promesse d'une énergie nucléaire d'une puissance incroyable ...sans déchets.

(et sortez vous vite de la tête que la France est à la pointe de la recherche nucléaire: la dernière "innovation" : l'EPR a été achetée aux US)


L'article suivant est tiré du site de Jean Pierre Petit que je vous recommande vivement.C'est parfois un peu technique mais si vous manquez des détails , il saura quand même vous guider vers l'essentiel.

Bonne lecture !

L'article, traduit intégralement un peu plus bas sur cette page, décrit un générateur dénommé LTD (pour Linear Transformer Driver) que l'on pourrait traduire par "commutateur à transformateur linéaire" qui devrait permettre une fusion nucléaire contrôlée réellement exploitable dans la Z-machine. Le LTD rendrait celle-ci plus compacte et moins complexe, en rendant obsolètes l'énorme bassin isolant d'eau et d'huile ainsi que les "lignes à eau" qui étaient nécessaires pour moduler le pulse dans le temps. Il va surtout permettre d'effectuer des tirs répétitifs à la fréquence de 0,1 Hertz, là où l'actuelle Z-machine ne peut guère effectuer qu'un tir par jour !

Les générateurs LTD ne constituent pas réellement une surprise puisque la Z-machine française Sphinx en est équipée depuis longtemps. La nouveauté provient ici des performances atteintes par les Russes avec leur dernier modèle LTDZ :

LTD

Générateur LTDZ russe de 100 GW : 1 million d'ampères et 100 kV
Diamètre : 3 mètres - Profondeur : 22 centimètres

Expliquons simplement le générateur LTD : c'est un ensemble composé de "briques", chacune ayant la taille d'une boîte à chaussures contenant deux condensateurs et un commutateur. Interconnectées en parallèle et disposées en cercle dans la version qui nous intéresse, 40 de ces "briques" forment une seule "cavité" toroïdale.

brick

Schéma en coupe d'une "brique" constitutive du LTDZ
1: deux condensateurs GA 31165 (100 kV, 40 nF),
2: commutateur HCEI multi gap, 3: buse de sortie,
4: noyau magnétique, 5: isolant, 6: cavité de vide ou d'huile,
7: cavité de charge, 8: tiges en caprolactone

Cette version russe, la plus élaborée actuellement, est testée au High Current Electronics Institute (HCEI) de Tomsk en Sibérie, où les laboratoires Sandia viennent d'en acquérir quatre. Notez le rapprochement américano-russe sur la fusion par z-pinch... Ce LTD russe, le plus puissant au monde (100 gigawatts) est capable de délivrer 1 million d'ampères à 100 000 volts, dans un pulse durant nativement 100 nanosecondes (donc sans nécessité d'en comprimer la durée). Il est de plus conçu pour tirer toutes les 10 secondes ! Or, c'est précisément la cadence définie pour une future centrale à fusion nucléaire par striction magnétique opérationnelle, qui fonctionnerait littéralement comme un "deux-temps fusion" (compression, expansion).

Le concept semble fiable. La version précédente de ce LTD, identique mais deux fois moins puissante (20 briques générant 0,5 million d'ampères à 100 000 volts) a déjà été validée par les laboratoires Sandia suite à un cycle de plus de 11 000 tirs. À Tomsk un commutateur a tiré plus de 37 000 fois toutes les 12 secondes.

Ces cavités étant modulaires, Sandia envisage de les empiler comme des beignets sur une tige et de multiplier ensuite ces tiges. Il y aurait ainsi 70 modules cylindriques disposés radialement, contenant chacun 70 LTD empilés coaxialement. L'efficacité de cette configuration est imparable :

  • Dans chaque module, long d'une vingtaine de mètres, les 70 LTD internes sont connectés en série pour additionner leurs tensions. Chaque module produirait donc en sortie une intensité d'1 million d'ampères et une tension de 7 millions de volts.
  • Les 70 modules seraient alors connectés en parallèle pour additionner cette fois leurs intensités, donnant au final une machine délivrant 70 millions d'ampères sous 7 millions de volts.

IFE-driver

Projet Sandia "IFE driver" de 104 mètres de diamètre.
70 millions d'ampères, 7 millions de volts, 490 térawatts théoriques.
70 modules de 70 LTD chacun représentant au total 392 000 condensateurs.

En tenant compte des pertes inévitables entre autres le long des conducteurs MITL (Magnetically Insulated Transmission Line) Sandia table sur 60 millions d'ampères à 6 millions de volts exploitables. Cela représenterait une puissance avant injection sur la cible de 360 térawatts.

Ce banc de test serait disposé à plat, selon un plan comme indiqué sur le schéma. Les Russes de l'Institut Kurchatov ont suggéré d'empiler également ces modules en hauteur. On peut même imaginer une symétrie sphérique. Comme le dit un des scientifiques travaillant sur le sujet : c'est un peu comme jouer au Meccano...

22 mai 2007, From J.P.Petit :

Les hyper-puissances sous très hautes tensions, compliqué ? Allons donc ...

Pour mieux comprendre le texte de Julien Geffray, quelques petits dessins, avec des flèches :

schema_LTD

Schéma du montage LTD

C'est ... russe, tout simplement. Une idée simple. L'avancée est considérable. Comme dit dans le texte de Sandia ( qui reprend ce que j'ai toujours dit de longue date. Ma première évocation du "deux-temps à fusion", avec compresseur MHD est trouvable dans Science et Vie en 1975, je crois ) c'est la filère d'une fusion impulsionnelle, par compression. Le "moteur à explosion" contre la machine à vapeur du troisième millénaire : ITER.

Si on retourne vers le numéro de janvier 1979 de Pour la Science on y trouvera la Z-machine dans sa forme initiale, construite à Sandia par Yonas. La puissance était déjà considérable, mais il manquait la focalisation. Gérald m'avait ditde vive voix en 76, quand je l'avais rencontré à Sandia : "on arrive à concentrer dans un volume de la taille d'un oeuf de pigeon, mais on n'arrive par à faire mieux". Le progrès essentiel a été "la cage à serins", le femeux "liner à fil" qui a permis une focalisation que personne n'avait imaginé. On a concentré 240 fils d'inox, agencés selon un cylindre de 8 cm de diamètre selon un cordon de plasma d'un millimètre et demi de diamètre. Et hop, ça a été la montée en température, bingo ! Quant au reste, c'est de l'électrotechnique de puissance, au point de longue date. Il faut ajouter l'astuce légendaire des Russes, prompts à faire tomber les prix. Eux n'ont pas tardé a attrapper le ballon, à comprendre ce que recélait la manip de 2005 avec ses trois milliards et demi de degrés. En sachant très bien qu'il ne s'agit nullement d'une limite. C'est quand même 35 fois la température atteinte dans le JET de Culham, dont Iter doit être le coûteux successeur. C'est sept fois la température qui règne au coeur d'une bombe à hydrogène, cent soixante quinze fois celle qui règne au coeur du soleil.

Des gens disent et écrivent "NOus nous empression de préciser que les conditions de fusion n'ont pas encore été atteintes avec ces Z-pinches ( alors qu'avec les Tokamak ...). Qu'on commence par faire la démonstration de cette possibilité d'obtenir des réactions de fusion avec cette méthode..."

Faire la démonstration ? Comment ? Où ? Avec quel argent ? Quels chercheurs ? ....

Ca se fera, mais pas chez nous.

ploutophysique

Au train où vont les choses, c'est à dire à ... un train d'enfer, sauf en France où on dort sur ses deux oreilles, comme d'hab, la filière impulsionnelle donnera ses réactions de fusion avant que le premier coup de pioche ne soit donné pour ce projet pharaonique. On rappelle que la décision de se lancer là-dedans fut prise personnellement par un grand scientifique français, bien connu : le professeur Jacques Chirac. Sarkozy osera-t-il stopper ce dinosaure en début de course, ce "plan social à l'échelle d'une région". Avec ces dernières avancées, ça mériterait réflexion.

Les deux septennats de Chirac c'est vraiment ... de la politique à l'état pur. Comment surfer sur l'opinion, comment être réélu, comment manipuler tel ou tel groupe. Et vous voulez que je vous fasse un pronostic ? Chirac va se repositionner comme grand défenseur de la planète, de l'environnement. Il va jouer les oies dui Capitole, maintenant qu'il n'en est plus le locataire. Rappelons l'époque où Hulot venait le visiter régulièrement, pénétrant dans la cour de l'Elysée avec son scooter. Jacquot faisait des grands discours ... en dehors de l'hexagone. Il va se trouver un perchoir, quelque part pour donner des cours d'éco-morale.

On parie ?

Mes lecteurs me disent " pourquoi ne pas contacter Juppé ? et la nouvelle ministre de la recherche, Valérie Pécresse ?

Moi, je rencontre qui veut, demain. Mais pendant une année durant nous avons courru après les politiques de tous bords, en vain. On pensait qu'avec les élections on aurait plus de chance. Erreur. En démarchant auprès d'Hulot ( et même d'Hubert Reeves, son conseiller scientifique ) : bide complet. Beaucoup n'ont ... strictement rien compris, eux et leur entourage technico-scientifique. Bayrou a ouvert des yeux ronds. L'état major de campagne de Ségolène Royal nous a suggéré de lire son blog. Etc....

En tout cas on a une chose, une carte en main, depuis début 2007 : une lettre d'une "huile" russe, responsable de la fusion à l'Institut Kurtchatov, couvert de distinctions scientifiques, de titres, membre de l'acadé:mie des sciences. Cette lettre, il l'a écrite. Elle est à notre disposition. Elle milite en faveur du dévelopement des Z-pinches. Mais comme je l'ai déjà dit, on n'a pas de ... destinataire ! On ne peut pas mettre un tel document sur un blog du net. Si quelqu'un de l'entourage de Valérie Pécresse se manifeste ( ou elle-même, qui sait ? ), le Russe signe et envoie.

Les derniers résultats expérimentaux des générateurs russes LTDZ vont être présentés aux congrès internationaux 2007 (International Pulsed Power Conference et Symposium on Fusion Engineering) à Albuquerque au Nouveau-Mexique, du 17 au 21 juin prochain. Le lecteur intéressé peut déjà lire un rapport vulgarisé des laboratoires Sandia de septembre 2006 qui présente ce concept des LTD couplés à la machine Saturn. Celle-ci est certes moins puissante mais le contenu de ce document est directement transposable à la Z-machine. Lire aussi le papier scientifique russe relatif à ces générateurs de dernière génération, exposé lors du dernier congrès international : 100 GW Fast LTD Stage.

Voici traduit en français l'article paru sur le site officiel des laboratoires Sandia le 24 avril 2007 :

Lien vers l'article original : http://www.sandia.gov/news/resources/releases/2007/rapid-fire-pulse.html

24 avril 2007

Des impulsions ultra-brèves rapprochent un peu plus
la Z-machine d'un générateur à fusion à haut rendement

Un circuit révolutionnaire capable de tirer des milliers de coups sans faillir

LTD device
En Sibérie et pas dans la Zone 51 : Le chercheur de Sandia Bill Fowler teste les circuits d'un générateur LTD capable de produire de très fortes impulsions électriques de manière rapide et répétée. (Photo par Randy Montoya)
Télécharger l'image JPEG à 300dpi "fowler.jpg" - 2,2 Mo

ALBUQUERQUE, N.M. — Un circuit électrique devant fournir suffisamment de puissance pour parvenir enfin à la fusion nucléaire contrôlée avec un rendement élevé et, chose tout aussi importante devant le faire toutes les 10 secondes, a été testé de manière intensive dans des expérimentations préliminaires et des simulations informatiques au sein des laboratoires Sandia hébergeant la Z-machine.

La Z-machine, lorsqu'elle est mise à feu, est aujourd'hui le plus gros producteur de rayons X sur terre, et elle a déjà pu générer des neutrons de fusion. Mais des tirs à répétition rapide sont nécessaires pour les futures centrales opérationnelles afin de pouvoir produire de l'énergie électrique à partir de l'eau de mer. Cela n'était pas jugé faisable jusqu'à maintenant.

Sandia est un laboratoire de la National Nuclear Security Administration.

Comment ça marche ?

Un moteur à explosion qui mettrait le feu à un seul cylindre et patienterait ensuite des heures avant de recommencer n'emmènerait pas la voiture bien loin.

De la même manière, une machine devant fournir à l'humanité de l'énergie électrique illimitée, à partir d'eau de mer abondante et bon marché, ne pourrait se contenter de tirer un seul coup puis de rester au repos le reste de la journée. Elle doit fournir l'énergie pour fusionner des granules d'hydrogène toutes les 10 secondes, et conserver cette cadence durant des millions de tirs entre chaque révision — une sorte de moteur à combustion interne pour la fusion nucléaire. C'est du moins la méthode de fusion préconisée dans la Z-machine aux Laboratoires Sandia et ailleurs, sous la dénomination "fusion par confinement inertiel".

LTD check-out
Les scientifiques de Sandia Dillon McDaniel (second à partir de la gauche) et Steve Glover (à droite) examinent en Sibérie en compagnie d'Alexandar Kim (HCEI, Tomsk, Russia) un LTD de 500 kA avant son expédition vers Sandia (la personne sur la gauche est l'interprète de Sandia Roman Kahn). Ce LTD est en test à Sandia depuis 2 ans et demi.
Télécharger l'image JPEG à 300dp, "LTD-check-out.jpg" - 2,1 Mo

Étant incapable de produire la fusion sauf de manière épisodique, cette méthode a été éclipsée par la technique appelée "fusion par confinement magnétique" — qui utilise un champ magnétique pour tenter d'enfermer des réactions continues de fusion, à partir desquelles ont doit tirer de l'énergie.

Or le circuit électrique émergeant à l'orée du bois technologique pourrait changer l'équilibre entre les deux systèmes. Considéré déjà comme "révolutionnaire" même par les chercheurs habituellement conservateurs, il pourrait bien combler le retard apparent de la première méthode sur la seconde.

Le générateur est capable d'effectuer un tir toutes les 10,2 secondes en brèves et puissantes bouffées d'électricité.

"C'est le progrès le plus significatif dans la recherche de production d'électricité depuis de nombreuses décennies" avoue Keith Matzen, directeur du Pulsed Power Center de Sandia.

Le nouveau système, appelé Linear Tranformer Driver (LTD), a été créé par les chercheurs de l'Institut des Hautes Intensités de Tomsk en Russie, en collaboration avec des chercheurs américains de Sandia.

Rick Stulen, vice-président à Sandia de la Fondation pour la Science, la Technologie et la Recherche, clame à ce propos que "cette nouvelle technologie ne représente pas seulement un remarquable progrès technique, elle est aussi la démonstration du fort engagement des scientifiques et des ingénieurs de Sandia au sein de la communauté internationale."

La voie d'accès royale vers la fusion nucléaire

Le circuit — un commutateur étroitement couplé à deux condensateurs — mesure approximativement la taille d'une boîte à chaussures et est surnommé une "brique". Quand plusieurs briques sont mises ensemble par groupes de 20 et électriquement connectées en parallèle dans un conteneur circulaire ressemblant à un gros bonbon LifeSaver, la cavité ainsi obtenue peut transmettre un demi-million d'ampères à 100 kilovolts.

Une telle cavité a été testée dans la Zone 4 de Sandia où elle a été mise à feu de manière répétée sans faille plus de 11 000 fois.

LTD system
Boris Kovalchuk (HCEI, en costume gris) montre les plans d'un nouveau dispositif LTD au chercheur de Sandia Dillion McDaniel, devant Alexandar Kim (la personne a droite n'est pas identifiée)
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Parce que ces cavités sont modulaires, elles peuvent être empilées comme des donuts sur une fourche en métal dénomée une "tige". Disposées selon une configuration adéquate, elles pourraient cracher 60 millions d'ampères et 6 millions de volts, assez (théoriquement) pour générer une fusion nucléaire à haut rendement avec tous les paramètres nécessaires pour concevoir une véritable centrale électrique.

“C'est une avancée révolutionnaire" dit Craig Olson, scientifique de haut niveau et patron du programme "Énergie de fusion inertielle par puissance pulsée" chez Sandia.

Le modèle de nouvelle génération, actuellement testé à Tomsk, transmets 1 million d'ampères à la même tension et avec la même rapidité. Cinq unités ont été construites ; quatre ont été acquises par Sandia, et une par l'Université du Michigan. Chacune coûte 160 000 $. Elles aussi, selon le scientifique de Sandia Mike Mazarakis qui a supervisé les tests sur le site sibérien, fonctionnent comme prévu sans imperfection.

“C'est un accomplissement incroyable" dit le vice-président de Sandia Gerry Yonas, une pointure de la Z-machine et de l'Advanced Concepts Group de Sandia.

Avantages de la nouvelle technologie

Heureusement pour les comptables de Sandia mais malheureusement pour les adeptes de la célèbre photo pleines d'arcs électriques et d'étincelles prise par le photographe attitré de la Z-machine Randy Montoya, le nouveau commutateur rend obsolète l'énorme bassin isolant rempli de centaines de milliers de litres d'eau et d'huile, actuellement partie intégrante de la structure de la Z-machine. C'était au-dessus de la surface du liquide que prenaient naissance les arcs électriques caractéristiques, phénomène autant apprécié pour ses qualités artistiques que détesté par les ingénieurs à cause de l'énergie gaspillée qu'il représente. Également périmé l'ensemble complexe de commutateurs de puissance, qui était nécessaire pour réduire en nanosecondes l'impulsion initiale de quelques microsecondes.

Le générateur LTD produit son impulsion directement dans la classe 100 nanosecondes. Cela fonctionne aussi bien grâce à sa conception qui abaisse drastiquement l'inductance, qui d'ordinaire ralentit la transmission de l'électricité.

insulators
Dillon McDaniel examine les isolants qui prennent place entre les couches de condensateurs des LTD de 250, 500, et 1000 kilo-ampères.
Télécharger l'image JPEG à 300dpi “insulators.jpg" - 1,4 Mo

Il y parvient en partie par l'élimination des énormes plaques et des longs câbles de l'actuelle Z-machine, générant tous des champs magnétiques. Dans le nouveau système, chaque brique n'a quasiment aucun fil. Deux condensateurs de la taille de petites bouteilles thermos sont étroitement reliés à un commutateur grand comme un tupperware. Cela laisse peu d'occasion aux champs magnétiques ralentisseurs de se manifester.

De plus, le fait de joindre les briques en parallèle dans une cavité additionne non seulement leurs courants, mais diminue d'autant les inductances à des niveaux encore sensiblement moindres que ce qui était possible auparavant.

Plusieurs de ces sous-ensembles connectés en parallèle sont alors reliés en série pour additionner cette fois leurs tensions.

Cela donne une machine extrêmement puissante capable d'effectuer une succession de tirs très rapidement, nécessitant juste une mince couche d'huile baignant les boucles et les lignes des commutateurs.

La technologie LTD est 50 % plus efficace que les dispositifs de mise à feu actuels de la Z-machine, en terme de rapport énergie exploitable sur énergie injectée. La Z-machine a pour le moment un rendement de 15 % sur sa charge (ce qui représente déjà une très bonne efficacité vis-à-vis des solutions concurrentes pour la fusion).

Il y a cependant un coût certain à cette effiicacité.

Les fonds alloués à la Z-machine ont été historiquement dédiés à des buts militaires, liés à la défense : ses expériences visent à la base à produire des données pour des simulations sur des supercaclulateurs qui aident à maintenir la force, l'efficacité et la sûreté de la force de dissuasion nucléaire des États-unis d'Amérique. Même sans sa capacité de tirs à répétition, une machine puissante à base de LTD simulerait encore mieux les conditions créées par les armes nucléaires, donc les données récoltées suite à ces explosions en laboratoire pourront être utilisées avec une plus grande certitude dans des simulations nucléaires sur ordinateur affinées. Les USA se sont abstenus de tester des ogives nucléaires en conditions réelles depuis 15 ans.

Mise à feu de manière répétée, la machine pourrait bien devenir la base de la première centrale électrique à fusion nucléaire opérationnelle, d'ici vingt ans. Les progrès dans cette voie nécessiteront éventuellement des crédits de la part de la branche "Énergie" du Ministère de l'Énergie.

Pour s'affirmer comme solution viable, ce nouveau concept coûterait 35 millions de dollars sur cinq à sept ans, pour construire un banc de test disposant de 100 cavités. Si le test est positif, les futures générations de Z-machines seraient conçues à base de générateurs LTD.

Jusqu'ici le déblocage des crédits est venu de deux initiatives du Congrès a travers les programmes de l'Administration de la Sûreté Nucléaire Nationale du Ministère de l'Énergie des USA, des fond issus de la recherche dirigée par les laboratoires internes à Sandia,et du programme de Fusion par confinement inertiel de Sandia.

"C'est comme construire un jouet en Meccano" dit Matzen. “Nous pensons avoir besoin de 60 millions d'ampères pour avoir un bon rendement de fusion. Mais bien que nos simulations montrent que cela est possible, nous ne le saurons vraiment qu'après l'avoir fabriqué."

Le dispositif a été conçu par le responsable de la recherche sur les hautes tensions pulsées à Tomsk, Alexandar Kim, et le commutateur a été développé par Boris Kovalchuk ; son accélération depuis la microseconde jusqu'à 100 nanosecondes a été confiée au gestionnaire de Sandia Dillon McDaniel, et encouragé par ses collègues Rick Spielman et Ken Struve ; le travail a été supervisé à Sandia et à Tomsk par le chercheur de Sandia Mike Mazarakis ; les tests à Sandia ont été effectués par Bill Fowler et Robin Sharpe ; le programme d'énergie de fusion Z-IFE à Sandia a été initié et est géré par Craig Olson.

Les récents résultats sur le développement des LTD seront présentés à l'International Pulsed Power Conference et au Symposium on Fusion Engineering de l'IEEE, qui se tiendront à Albuquerque en juin 2007.

Sandia a rempli une demande de brevet sur un accélérateur de forte puissance pulsée inventé par William Stygar, utilisant un système de LTD comme générateur primaire de courant pour remplacer les générateurs de Marx conventionnels.


Sandia est un laboratoire aux multiples programmes, géré par la Sandia Corporation, une entreprise de Lockheed Martin, pour le compte de l'Administration de la Sûreté Nucléaire Nationale du Ministère de l'Énergie des USA. Sandia a des responsabilités majeures en R&D dans la sécurité nationale, l'énergie et les technologies environnementales, et la compétitivité économique.

Contact Actualités et Médias à Sandia : Neal Singer, nsinger@sandia.gov, (505) 845-7078

Pour clore ces deux papiers, que J.P. Petit m'a demandé de rédiger pour son site, je remarquerai au passage que s'il a été un des premiers à attirer l'attention du public, des scientifiques et des... journalistes scientifiques sur cet ensemble de questions, en fournissant des précisions et des analyses souvent très détaillées (comme celle du papier de Malcom Haines) aucun n'a fait mention ce ces efforts, ni fait figurer de lien pointant vers son site. Ça n'est pas nouveau et malheureusement il y a gros à parier que cela ne changera pas.

21 mai 2007 Julien Geffray


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