4.3 Collisions inélastiques
133
est de l’ordre de : 10
−9 cm
3 s
−1
K R D 10
−6 cm
3 s
−1 et domine la recombinaison radiative (4.8) dans la majorité des décharges : 10
−13 cm
3 s
−1
K R R 10
−12
cm
3 s
−1 ; la section efficace est ici particulièrement difficile à mesurer car les produits de réaction sont neutres et les sections efficaces faibles aux basses énergies, on
a donc plus facilement accès au coefficient de recombinaison K .
Les neutres excités, où dans leurs états fondamentaux, présentent aussi une réactivité,
le tableau (4.11) présente quelques-unes des ces réactions.
Tableau 4.11
Processus
Réaction
Réaction de Penning A ∗ + B → e + A + B +
Ionisation associative
A + B ∗ → e + AB +
Réaction chimique
A + B → C + D
Pour conclure ce paragraphe sur les réactivités atomique et moléculaire, signalons l’importance de la réaction de Penning qui est particulièrement significative
lorsque l’excitation d’une espèce A excède le seuil d’une espèce B ; pour les
métastables de l’hélium et du mercure les sections efficaces sont de l’ordre de :
10
−15 cm
2
s P 10
−14 cm
2 .
Enfin, la réactivité nucléaire est aussi présente dans les plasmas à très haute température ( 10 KeV), mais l’obtention d’une combustion thermonucléaire est très difficile
à réaliser. En effet, pour amener les noyaux chargés positivement aux distances où
opèrent les forces assurant la réactivité nucléaire, il faut vaincre la répulsion électrostatique, intense et à longue portée. La réaction de fusion entre deux noyaux chargés
positivement a lieu lorsque l’interaction forte domine la répulsion coulombienne,
soit à une distance d’approche R de quelques fermi ; la hauteur de la barrière coulombienne est donc de l’ordre de e
2
/4p´ 0 R c’est-à-dire plusieurs centaines de keV.
La section efficace de fusion, présenté sur la figure 4.17, est de l’ordre de la surface
des noyaux soit 10
−30 à 10
−28 m
2 .
Les réactions de fusion envisageables sont assez nombreuses, mais seulement un
petit nombre sont utilisables en pratique, la plus favorable étant la réaction D-T.
2 D +
3 T →
4 He (3, 56 MeV) + n (14, 03 MeV)
(4.32)
Le tritium est un élément instable à courte durée de vie (12,6 ans), et n’existe pas
dans la nature ; il est produit à un taux extrêmement faible par les rayons cosmiques,
ou par capture neutronique dans les réacteurs à eau lourde, à un rythme de production
trop faible pour être compatible avec les besoins d’un réacteur à fusion (50 kg/an).
On envisage de le fabriquer sur place à partir du lithium contenu dans la couverture du réacteur à cet effet, en utilisant les neutrons produits par la réaction de
fusion : n+
6 Li→
4 He+T+4, 8 MeV et n+
7 Li→
4 He+T+n−2, 5 MeV. Pour s’affranchir du tritium (qui est radioactif, certes à courte durée de vie, mais très pénétrant
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit
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est de l’ordre de : 10
−9 cm
3 s
−1
K R D 10
−6 cm
3 s
−1 et domine la recombinaison radiative (4.8) dans la majorité des décharges : 10
−13 cm
3 s
−1
K R R 10
−12
cm
3 s
−1 ; la section efficace est ici particulièrement difficile à mesurer car les produits de réaction sont neutres et les sections efficaces faibles aux basses énergies, on
a donc plus facilement accès au coefficient de recombinaison K .
Les neutres excités, où dans leurs états fondamentaux, présentent aussi une réactivité,
le tableau (4.11) présente quelques-unes des ces réactions.
Tableau 4.11
Processus
Réaction
Réaction de Penning A ∗ + B → e + A + B +
Ionisation associative
A + B ∗ → e + AB +
Réaction chimique
A + B → C + D
Pour conclure ce paragraphe sur les réactivités atomique et moléculaire, signalons l’importance de la réaction de Penning qui est particulièrement significative
lorsque l’excitation d’une espèce A excède le seuil d’une espèce B ; pour les
métastables de l’hélium et du mercure les sections efficaces sont de l’ordre de :
10
−15 cm
2
s P 10
−14 cm
2 .
Enfin, la réactivité nucléaire est aussi présente dans les plasmas à très haute température ( 10 KeV), mais l’obtention d’une combustion thermonucléaire est très difficile
à réaliser. En effet, pour amener les noyaux chargés positivement aux distances où
opèrent les forces assurant la réactivité nucléaire, il faut vaincre la répulsion électrostatique, intense et à longue portée. La réaction de fusion entre deux noyaux chargés
positivement a lieu lorsque l’interaction forte domine la répulsion coulombienne,
soit à une distance d’approche R de quelques fermi ; la hauteur de la barrière coulombienne est donc de l’ordre de e
2
/4p´ 0 R c’est-à-dire plusieurs centaines de keV.
La section efficace de fusion, présenté sur la figure 4.17, est de l’ordre de la surface
des noyaux soit 10
−30 à 10
−28 m
2 .
Les réactions de fusion envisageables sont assez nombreuses, mais seulement un
petit nombre sont utilisables en pratique, la plus favorable étant la réaction D-T.
2 D +
3 T →
4 He (3, 56 MeV) + n (14, 03 MeV)
(4.32)
Le tritium est un élément instable à courte durée de vie (12,6 ans), et n’existe pas
dans la nature ; il est produit à un taux extrêmement faible par les rayons cosmiques,
ou par capture neutronique dans les réacteurs à eau lourde, à un rythme de production
trop faible pour être compatible avec les besoins d’un réacteur à fusion (50 kg/an).
On envisage de le fabriquer sur place à partir du lithium contenu dans la couverture du réacteur à cet effet, en utilisant les neutrons produits par la réaction de
fusion : n+
6 Li→
4 He+T+4, 8 MeV et n+
7 Li→
4 He+T+n−2, 5 MeV. Pour s’affranchir du tritium (qui est radioactif, certes à courte durée de vie, mais très pénétrant
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit