1. Sélection des isotopes :
- Les combustibles les plus couramment utilisés dans les réactions de fusion nucléaire sont les isotopes de l'hydrogène, notamment le deutérium (D) et le tritium (T).
- Le deutérium est relativement abondant et se trouve dans les sources d'eau naturelles. Le tritium, en revanche, est rare mais peut être produit par diverses méthodes, comme l’activation neutronique.
2. Réaction de fusion :
- La réaction de fusion primaire implique la combinaison de deux noyaux :un noyau de deutérium et un noyau de tritium. Ce processus entraîne la libération d'un noyau d'hélium et d'un neutron, ainsi que d'une quantité importante d'énergie sous forme de rayons gamma.
3. Taux de réaction et sections efficaces :
- Dans une réaction de fusion, la probabilité de fusion de deux noyaux est représentée par la section efficace de fusion (σ). Ce paramètre dépend des vitesses relatives et de l'énergie des noyaux impliqués.
- La section efficace de fusion est fonction de la température et de la densité du combustible. À des températures plus élevées, les noyaux ont des vitesses plus élevées, ce qui augmente la probabilité de fusion.
4. Rapport isotopique optimal :
- Pour déterminer la proportion de deutérium et de tritium la plus adaptée, il est crucial de considérer leurs sections efficaces respectives et la vitesse globale de réaction.
- Les données déterminées expérimentalement indiquent qu'un mélange D-T contenant environ 50 % de deutérium et 50 % de tritium donne une section efficace relativement plus élevée et, par conséquent, une vitesse de réaction de fusion plus élevée par rapport aux autres rapports D-T. Cette composition particulière permet de générer plus d’énergie et permet aux réactions de fusion de se produire à des températures plus basses que les combustibles au deutérium pur ou au tritium pur.
5. Puissance de sortie de fusion :
- La production d'énergie des réactions de fusion nucléaire est influencée par plusieurs paramètres, notamment la vitesse de la réaction de fusion, l'énergie libérée par réaction et la masse globale de combustible.
- En optimisant le mélange de carburant et les conditions de fonctionnement (température et densité), il est possible de maximiser la puissance de fusion tout en garantissant une consommation de carburant efficace et un processus de réaction durable.
Il est important de noter que même si le mélange 50 %-50 % D-T est généralement considéré comme la composition optimale du carburant, les recherches en cours pourraient découvrir des combinaisons de carburants alternatives ou des méthodes de fusion avancées qui pourraient améliorer davantage les taux de réaction et la production d'énergie.
