El reactor Tokamak

        Las moléculas de deuterio y de tritio son inyectadas en el recinto del reactor, que es en forma de tore, bajo una presión de 300 Pa, lo que corresponde a una densidad muy débil del combustible. Son ionizados y puestos en movimiento gracias al campo eléctrico creado por inducción por la bobina central (sobre el esquema, " solenoide central ") y chocan entonces, permitiendo alcanzar temperaturas de 20 a 30 millones de °K. Los electrones son desde el principio del proceso arrachés de los átomos de deuterio y de tritio, y el campo eléctrico que reina dentro del tore hecho circular los electrones y los iones en direcciones inversos, creando así una corriente eléctrica muy fuerte en el plasma (millones de Amperios). Todas estas partículas cargadas no dejan de chocar, todavía aumentando la temperatura del combustible que está entonces en el estado de plasma. Esta temperatura que no es suficiente para vencer la barrera coulombienne, técnicas de calentamiento adicional son necesarias. Inyectamos átomos neutros rápidos que tienen una energía cinética de 500 keV en 1 MeV al que ceden el plasma. Enviamos microondas a frecuencia muy alta. Estos métodos de calentamiento permiten alcanzar temperaturas de más de 100 millones de °K necesarios para la reacción de fusión.

        El plasma debe, además, ser confinado en el centro del tore para que no esté en el contacto de las paredes y para evitar así de deteriorarlas o que no se enfríe. Utilizamos pues bobinas con electroimanes para crear campos magnéticos que permiten desviar las partículas cargadas y hacerles seguir una trayectoria precisa. Esto se hace por la tecnología Tokamak.

       En efecto, en las condiciones necesarias de temperatura para obtener la fusión nuclear, es decir varios millones de grados, los átomos son separados en sus constituyentes fundamentales - electrones y núcleos cargados positivamente - y forman un gas caliente llamado "plasma". Estas temperaturas excluyen la utilización de un recipiente para mantener el plasma en un espacio bastante pequeño para que un número importante de colisiones entre núcleos ligeros dé lugar a reacciones de fusión. Se plantea entonces un problema de confinamiento.


Confinamiento

        La solución retenida consiste entonces en someter el plasma a un campo magnético intenso de geometría toroïdale (ver el esquema siguiente).
        Las partículas cargadas que componen el plasma siguen entonces aproximadamente el campo magnético y no pueden explorar sólo una parte limitada del espacio. Esto favorece las colisiones entre los núcleos ligeros limitando el contacto entre el plasma y las paredes del reactor.

        Esta técnica es llamada el confinamiento magnético del plasma. Los reactores de fusión basados en este método son conocidos bajo el nombre de tokamak. El proyecto ITER está basado en la tecnología Tokamak. El tokamak fue inventado al principio de los años 1950 por los rusos Igor Tamm y Andreï Sakharov.

         Para volver de allí al reactor nuclear, la temperatura de 100 millones de °K que reina en el corazón del plasma directamente no es al principio del calor que habrá transformado en electricidad. Sirve sólo para crear las condiciones requeridas para la fusión. Son los neutrones producidos que, no siendo cargados eléctricamente, se escapan del plasma en todas las direcciones, y se llevan cada uno 14 MeV de energía cinética (o el 80 % de la energía de fusión). Pierden esta energía por colisiones nucleares con los núcleos de los materiales de la pared, calentando ésta. La temperatura de la pared es mantenida a algunas centenas de grados, como en toda central eléctrica, por un sistema de intercambiadores térmicos: el calor producido es recogido gracias a un circuito de agua, agua que se vaporiza luego y arrastra(se lleva) una turbina que permite producir la electricidad.

Fuente del imagen : http://www.ulb.ac.be/sciences/intra/inforsc_archives/nrj/carati_fichiers/torefr.gif

El Proyecto ITER
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