1 - Les principes de base des machines MHD
2 - La reprise effrenée de la course aux armements
13 juin 2006
Signalé par un lecteur, un bon article, récent, dans Wikipedia
http://fr.wikipedia.org/wiki/Z_machine
15 juin 2006 : Conséquence prévisible : reprise effrenée de la course aux armements
Je le dis et je le répète : à une époque où le destin de la planète semble chaque jour de plus en plus problématique et où les visions les plus pessimistes nous disent "que nous allons droit dans le mur", une autre façon de parler de ce que d'autres ont jadis nommé Apocalypse cette percée opérée à Sandia me paraît représenter un ultime espoir et se présenter, sans avoir peur des mots comme la plus importante invention de l'homme depuis ... celle du feu. Cette de la fusion non radioactive, non-polluante c'est "le feu nucléaire", le vrai, exploitable, potentiellement bénéfique, exempt de toute retombée négative, pour qui aurait la sagesse de ne point s'en servir pour créer les armes les plus meurtrières qui soient jamais apparues sur Terre, laissant loin derrière elles l'arsenal nucléaire déjà existant ( hélas, au moment où je relis cette phrase, le lendemain la machine est déjà en route ).
C'est une idée que je vais tenter de faire passer au fil des mois en sachant que :
- Pour les nucléocrates le nucléaire conventionnel ( réacteurs, surgénérateurs, fusion par la laser ou dans des tokamaks ) indique les limites étroites de leur imagination et n'est plus que l'expression d'un puissant lobby.
- Pour les écologistes la manipulation de l'atome reste foncièrement attachée à des mots empoisonnés comme "déchèts radioactifs à longue période", altération du biotope à travers la naissance de monstres humains.
Portez donc attention à ce que je vais vous dire car cela représente peut être l'ultime chance de notre humanité planétaire de ne pas sombrer dans des déréglement susceptibles de se solder par l'établissement de pouvoirs inhumains, construits sur des milliards de cadavres et sur les restes du biotope d'une planète dramatiquement abîmé par ses turbulents locataires. Ces prémices sont déjà là. Des prophètes de mauvais augure évoquent par exemple un inévitable conflit USA-Chine, l'enjeu étant la main-mise sur les ressources en énergie et en matières premières de la planète. A mon sens ces guerres du futur se mettent discrètement en place. Je songe à cet ouvrage " Silent weapons for quiet wars " ( " armes silencieuses pour des guerres tranquilles ").
Il existe déjà une forme de guerre déjà en place : la guerre économique. C'est ainsi que les USA ont réussi en quelques décennies à venir à bout de l'Empire Soviétique, qui ne pouvait s'offrir à la fois "le beurre et les canons" et qui a fini par s'effondrer en peu d'années, comme un château de cartes, de manière aussi spectaculaire... qu'imprévue. Actuellement la Chine dissimule de son mieux l'invasion qu'elle est en train d'opérer à l'échelle planétaire, suivie de près par l'Inde, opérations d'infiltration "silencieuse" où l'arme de ces adversaires redoutables réside dans la faiblesse de leurs coûts salariaux. Imparable. Face à cet état de fait les comportements de nos politiques français ressemblent à une gesticulation pitoyable, même si notre " future dame de fer ", séduite par le mirage britannique, intelligente et manoeuvrière se place soudain en première ligne des sondages en volant à son adversaire principal les fruits de son plan de politique sécuritaire en créant une confusion au sein d'un troupeau d'éléphants sans imagination.
Bientôt les " RFID " envahiront le monde entier, et notre vie de tous les jours. La gestion des stocks, des circuits de distribution jettera sur le "marché du chômage" des millions de vendeurs et de vendeuses, de magasiniers, question évoquée puis rapidement passée sous silence par notre Panglosse médiatique, François de Closets, prônant "que tout est pour lemieux dans le meilleur monde mondialistes possibles. Bien d'autres professions seront sévèrement touchée. Tout ce quej'avais prévu se réalise. Les nanotechnologies en sont déjà à produire des "puces" invisibles à l'oeil nu, bien que dotées de mémoire, véritables mouchanrds qui se logeront dans n'importe quel objet de votre quotidien. Sous des prétextes de "sécurité" la vie privée des hommes volera en éclat, mais
Pourquoi s'en inquiéter, si on a rien à cacher, dirait de Closets
En créant le pôle " MINITEC " à Grenoble la France " se place dans la course aux RFID " contre laquelle une infime poignée de contestataires ont tenté récemment de s'élever, violemment réprimés par un pouvoir de plus en plus policier qui entend bien nier aux français jusu'au droit de manifester. Mais n'est-ce pas là un combat d'arrière-garde, un baroud d'honneur des rares individus quelque peu conscients de ce qui se met implacablement en place à l'échelle planétaire, le choix ultime pouvant se résumer à :
- Préférez-vous être envahis par des puces made in France pour d'autres "made in ailleurs" ?
Je n'en finirais plus de déployer à longueur de pages, comme je j'ai déjà fait depuis des années, toute la panoplie des catastrophes annoncées. Face à celui une forme de réponse voit soudain de jour et qui peut se résuler par l'incroyable formule :
De l'énergie à gogo, pour l'ensemble des humains, partout, sans retombées négatives, et cela à l'échelle de moins d'une décennie
Tout cela ressemble aux grands mythes comtemporains de "l'énergie libre", de "l'énergie du vide", de la "fusion froide", etc... Mais de facto cette recette nouvelle s'inscrit dans une physique classique, maîtrisée de longue date, celle de la fusion non-polluante dont nos classiques "bombes à hydrogène", exploitant la réaction :
Lithium7 + Hydrogène1 ----> deux noyaux d'Hélium4 et ... pas de neutrons
ne sont qu'une illustration hélas difficilement contrôlable.
Quel homme politique récupérera cette idée pour en faire son cheval de bataille ?
Je reste enfermé dans le cadre étroit de mon site Internet même si mon audience est somme toute assez large. Je suis de longue date interdit de médias depuis de longues années en tant qu'empêcheur de penser en rond, évoluant en marge du "scientifiquement correct". Je ne perdrais pas mon temps à envoyer à des revues comme " Pour la Science " ou "La Recherche " ou même " Science et Vie " des articles traitant du sujet de la fusion non-polluante. Ces envois ne seraient suivis d'aucun écho, d'autant plus que leur mise sous contrôle par les lobbies comme le CEA, l'armée, le commerce des armes ( groupe Lagardère, groupe Dassault, etc ) assurerait la vanité d'une telle démarche et explique un étrange silence qui perdure depuis plus de trois mois.
Je ne peux donc que tenter de sensibiliser le plus large public possible, en déployant des discours à différents niveaux et en commençant ici par le niveau le plus que j'espère le plus accessible.
Ce dont je vais vous parler a été négligé pendant trente longues années par le secteur scientifique civil ( il s'agit de MHD ). Il existe cependant des interlocuteurs qualifiés, dans l'hexagone, qui ne sont pas nos porte-parole habituels mais des ... ingénieurs militaires, encore en place ou retraités ( ce qui permet à ces derniers de parler plus librement ). Ces gens sont les alter ego de scientifiques comme Chris Deeney, maître d'oeuvre de la Z-machine de Sandia. Comme celui-ci ils ne visaient pas la "fusion pure" ( qui s'affranchit de l'intermédiaire de la fission ) mais la mise au point de fortes sources de rayons X, réclamées par les gestionaires de notre force de frappe. Des sources dont la fonction était de tester la résistance des ogives aux armes antimissiles ( voir page précédente ). Même si nombre de ces chercheurs croyaient, en leur for intérieur, aux possibilités de cette autre filière ( par confinement inertiel électromagnétique ) ils durent se garder d'avancer à découvert de telles idées équi auraient aussitôt fait de l'ombre aux deux projets dominants qui sont Megajoule et Iter".
Des machines ont donc été construites, des essais ont été réalisés et des thèses soutenues, dans un cadre étroitement contrôlée dans ce "milieu fermé" qu'est le centre de Gramat, situé dans le Lot. Si des politiques veulent trouver les cautions scientifiques qu'ils seraient en droit de réclamer, c'est vers ces gens, encore en poste,et ceux-là seulement, liés à ce centre de gravité de telles recherches militaires ou, travaillant dans des secteurs de sous-traitance tout en restant liés à cette "maison-mère" qu'ils devront se tourner.
Toute cette histoire est née au début des années cinquante, du cerveau d'Andréi Sakharov, père de toute la MHD moderne ( E.P.Velikhov fut son élève ). Voici les textes fondateurs, publiés en France par la maison d'édition Anthropos.
Dans ces papiers vous allez trouver le principe du générateur à compression de flux, baptisé MK1, donnant de grandes valeurs de champ magnétique et utilisant des exolosifs. On trouve également, toujours actionné à l'aide d'explosifs la première description du générateur MHD "hélicoïdal". Dans le premier cas le champ magnétique se trouve emprisonné dans un cylindre de cuivre que la pression d'un explosif disposé à l'extérieur viendra tasser près de son axe. Dans le second cas un cylindre de cuivre, contenant un explosif, va se dilater en court-circuitant les spires d'un solénoïde. Dans les deux cas ce cylindre de matériau conducteur ( cuivre ou aluminium ) reçoit un nom. On l'appelle désormais un
liner
Retenez bien ce nom.
Dans moteurs à explosion on comprime des gaz à l'aide d'un piston. C'est également la pression, s'exerçant sur ce piston qui permettra de convertir de l'énergie thermique en énergie mécanique.
Il existe un autre texte plus récent ( 1996 ), en anglais, d'un niveau acceptablement vulgarisateur, diffusé par le Centre de Recherche américain de Los Alamos. Ce texte de 23 pages est un résumé du fruit de la collaboration d'un laboratoire de Los Alamos avec le "laboratoire-ville" russe Arzamas-16, dont l'existence fut longtemps ignorée des occidentaux. Pour ceux qui lisent l'anglais, voici ce document, en pdf :
Dans ce qui suit je vais reprendre des éléments empruntés à la fois aux articles de Sakharov et à ce rapport diffusé par le centre de Los Alamos.
Principe de la compression de flux.
Voici d'abord l'excellente illustration extraite du rapport de Los Alamos, page 54.
Ci-après, la même figure avec des commentaires en français :
Un générateur
à compression de flux de la première génération
( type modèle MK1 de Sakharov ) - Que le champ magnétique
restera nul dans le corps du tube de cuivre Vis à vis de ces variations rapides du champ magnétique un tube de cuivre continu se comporterait "comme une barrière étanche", empêchant l'établissement d'un champ magnétique à l'intérieur de ce cylindre. En fendant le tube sur toute sa longueur on empêche les boucles de courant de se former. Il apparaît bien un système de courant induits dans le cuivre, qui maintient le champ magnétique au sein de ce matériau à une valeur voisine de zéro, mais tout se passe "comme si ce champ parvenait à s'infiltrer en passant par la fente". C'est une très bonne chose de commencer à envisager le champ magnétique comme ... un gaz, associé à une pression, dite pression magnétique, qui s'écrit : pm = B2/2 mo avec B en teslas ( un tesla vaut 10.000 Gauss ) et mo = 4 p 10-7 Il est tout à fait licite d'acquérir l'image mentale selon laquelle "le champ magnétique va s'infiltrer à travers la fente ménagée dans le cuivre et ainsi s'établir à l'intérieur du cylindre "comme si ce conducteur de cuivre n'existait pas". Le dispositif ci-dessus montre la présence d'un explosif entourant le solénoïde. Quand celui-ci sera mis à feu, que va-t-il se passer ? Intuitivement on aura tendance à répondre : l'explosion va comprimer le cylindre de cuivre ( qu'on appelle LINER ) et dans un premier temps la fente se refermera. |
Passons à la figure suivante, toujours extraite du rapport de Los Alamos :
La même figure, avec son commentaire en français :
En haut, le dispositif juste après la mise à feu de l'explosif. La fente dans le tube de cuivre a disparu. On a représente les lignes de champ magnétique qui se situent à l'intérieur par des lignes bleues ( schématiquement ). Sous l'effet de la pression développée par l'explosion le " liner " de cuivre commence son mouvement d'implosion qui, si le système conserve sa symétrie initiale dont l'amener au voisinage de l'axe du système. Gardons en tête que tout ceci se joue en instationnaire. Au moment où l'implosion commence le champ magnétique a une certaine valeur, à l'extérieur du cuivre, à l'intérieur de ce liner, mais il est nul ( ou très faible ) dans le cuivre, en vertu de la loi de Lenz qui est a donné naissance à des courants induits qui se sont opposés à toute variation ( croissance ) du champ magnétique au sein de ce matériau "cuivre". La fente s'est refermée, ce qui a entraîné une modification de la distribution du courant électrique dans ce tube de cuivre, le résultat étant que le champ magnétique qui y règne est toujours nul ou très faible. On sait que quand un conducteur électrique est déplacé dans un champ magnétique apparaîssent en son sein des courants de Foucault ( autre conséquence des équations de Maxwell ). Ici le phénomène d'implosion rapide du tube de cuivre fait que chaque parcelle du tube, se mouvant à la vitesse V dans le champ B créé par le solénoïde ( non visible ) est soumise à un champ électromoteur V B. D'où passage d'un nouveau courant dû non à la variation de B dans le temps, mais au déplacement du conducteur "cuivre" dans l'espace. Ce courant "induit par le mouvement" ( courant de Foucault qui se présenten sous la forme de boucles de courant parcourant le tube selon les "cercles générateurs" de ce liner cylindrique ) va créer un champ magnétique. A l'intérieur du tube ceci se traduira par un renforcement de celui-ci. L'étudiant en physique saura déduire tous ces aspects des équations de Maxwell. Pour le non-scientifique il suffira de dire qu'encore une fois "tout se passe comme si cette surface constituée par un matériau fortement conducteur de l'électricité ( le cuivre ) se comportait comme un objet "étanche" vis à vis du champ magnétique. Les lignes de champ de celui-ci ne pourront le traverser et, comme indiqué sur la figure ci-dessus "elles se tasseront", ce qui va se pair avec un renforcement local de l'intensité de ce champ. Encore une fois l'étudiant rétablira sans peine le fait que "le flux magnétique se conserve"; c'est à dire le produit de l'intensité B du champ magnétique par l'air de la section droite du tube. Bo étant la valeur initiale du champ magnétique, par exemple 2,5 teslas, si le rayon du liner diminue d'un facteur dix l'intensité du champ magnétique sera multipliée par 100, c'est à dire que le champ, dans ce liner, atteindra 250 teslas. La pression magnétique correspondante, calculée à l'aide de la formule donnée ci-dessus sera alors à l'intérieur du liner de 250.000 atmosphères. En 1951 Andréi Sakharov avait utilisé un système dientique, baptisé MK1 ( schéma ci-dessous ). En fin d'implosion le diamètre du liner était de 4mm. Le champ magnétique a alors atteint 2500 teslas, ce qui correspond à une valeur de la pression magnétique de 25 millions d'atmosphère. L'intensité du champ magnétique avait été mesurée à l'aide d'une simple spire, logée au voisinage de d'axe, d'un diamètre de 1,5 mm. |
Ci-après une vue en coupe du générateur MK1 qui montre à la fois le liner fendu et la spire centrale, reliée à un oscilloscope ( à lampes ), mesure l'intensité du champ B atteint en enregistrant le courant induit ( dans la spire ).
L'Américain Fowler, de Los Alamos, inspectant un
générateur MK1 à Arzamas-16, Russie
En blanc : l'enveloppe explosive
Il faut espérer, à travers cet exemple le plus simple, celui du générateur MK1 ( à compression de flux ) que le lecteur, même non-scientifique, aura commencé à se familiariser avec ce concept fondamentale de "liner" de surface constituée par un matériau très conducteurs de l'électricité qui se comporte comme "une paroi étanche" vis à vis d'un champ magnétique variant très rapidement. Le lecteur comprendra intuitivement que les choses peuvent varier dans les deux sens. Dans le montage MK1 "on comprime le champ magnétique en mettant en mouvement un liner à l'aide d'un explosif. Les papiers de Sakharov font état de vitesses d'implosion du liner de 10 à 20 km/s. Si le diamètre de celui-ci était de 20 cm ceci correspondrait à u n temps d'implosion de l'ordre de la microseconde.
En reprenant le document en français évoquant les travaux d'A.Sakharov et de ses collègues nous nous réfèrerons au canon à plasmoïde inventé par lui, toujours en ce début des années cinquante. Là encore on va comprimer ce "gaz étrange" qu'est le champ magnétique en déformant un liner, toujours à l'ide d'un explosif. A travers tous ces exemples on constate que la MHD est d'une richesse infinie, permettant àl'imagination des chercheurs de s'y exercer. Celle d'Andréi Sakharov était légendaire.
Avant de considérer cet étrange "canon à plasma" nous considèrerons un simple fusil de chasse, tirant des plombs, ou une simple balle. Classiquement, la vitesse de sortie est subsonique. Disons 200 mètres par seconde ( je ne suis pas chasseur. Ceux-là m'indiqueront éventuellement des chiffres plus près de la réalité ). Imaginons un homme qui se dise un jour :
- Avec une cartouche constituée par un projectile en plomb et une charge de poudre j'atteins une vitesse de 200 mètres par seconde. Enlevons le ou les plombs. Je devrais alors obtenir une vitesse de sortie incomparablement plus élevée.
Dans les faits ça n'est pas ce qui se passe, pour plusieurs raisons, ne serait-ce que parce que le gaz éjecté perd très rapidement de sa vitesse en interagissant avec l'air ambiant. La balle, elle, garde compacité et pouvoir de pénétration. Mais même si notre homme avait tiré "à blanc" dans le vide ( on pourrait imaginer qu'il s'agisse d'un "cosmonaute-chasseur" effectuant une sortie dans l'espace ) il aurait été surpris de constater que le gain de vitesse aurait été moins élevé qu'il ne l'aurait imaginé, tout simplement parce que les gaz brûlés possèdent leur propre inertie. Leur masse n'est pas nulle.
Serait-il possible d'utiliser un gaz propulsif qui, doté d'une pression aurait une .... masse nulle ? La question semble absurde, pourtant il existe une réponse positive, àcondition de considérer le champ magnétique ( même régnant dans le vide ) comme ... un gaz possédant une densité nulle. Au-delà, se dira notre "cosmonaute-chasseur" quel gain si je pouvais propulser des projectiles avecd ce gaz à masse nulle ! Ainsi toute son énergie se retrouverait tranférée au projectile.
Ainsi est née l'idée du canon à plasma, ou "plasmoïdes", en tant qui'arme spatiale. La première fois que j'ai entendu parler de cela c'était dans le bureau de Gerold Yonas, en 1976, à Sandia. Le mot "guerre des étoiles" n'avait pas encore été inventé mais il s'agissait déjà de cela.
Passionné par ses travaux, Yonas était très bavard. La conversation fut interrompue par un de ses collaborateurs, présent, qui s'écrira :
- Patron, arrêtez de parler comme ça. Ce type comprend trop bien ce que vous racontez. Il n'est pas, comme il le prétend, journaliste ! ( envoyé aux USA à l'époque par Science et Vie ).
Mais revenons à ce premier canon à plasma. Voici le schéma, extrait du document consultable à travers le lien donné plus haut.
En hachures larges : la culasse, de révolution. En débouche sur un tube plus étroit, faisant office de "canon". Selon l'axe du système un "liner" de cuivre, un cylindre, empli d'explosif. L'explosif est mis à feu à l'extrêmité gauche du tube. Le cuivre, ductile, se dilate alors en affectant la forme d'un cône ( que Sakharov appelle "le vase" ). Cette déformation cônique se propage rapidement, vers la droite ( à la vitesse de détonation de l'explosif )
Propagation de la déformation cônique. En hachures doubles : l'explosif contenu dans le liner de cuivre.
Avant la mise à feu un condensateur est déchargé et le montage a l'allute ci-après. Il se crée dans la "culasse" un champ magnétique dont les lignes de force sont des cercles coaxiaux.
Le liner se déforme, commence par refermer la culasse, emprisonnant alors le champ magnétique dans une enceinte fermée, dont le volume va décroître. Comme je vous l'ai dit, le champ magnétique peut être traité "comme un gaz". Celui-ci "cherchant à s'échapper" n'a d'autre issue de l'espace situé entre l'âme du "canon", en cuivre et le liner, cet espace étant "bouché" par un anneau d'aluminium ( lui aussi bon conducteur de l'électricité ). Avec ce type de canon Sakharov arrive alors à communhiquer à un anneau de 2 grammes une vitesse de 100 km/s, toujours dans les années cinquante.
Comme je l'ai dit, on peut faire l'économie d'une réflexion mettant en jeu les équations de Maxwell, la loi de Lenz et tout le bazar en traitant simplement le champ magnétique comme un gaz et les éléments conducteurs comme des ensembles figurant soit un cylindre, une culasse, soit un piston ou un projectile mais pour qui voudra s'amuser à ce petit jeu tout peut être traîté en termes de courants induites. C'est par exemple le courant induit apparaîssant dans l'anneau d'aluminium qui à la fois le volatilise, le propulse et, en fin de course, après élection dans le vide spatial assure son auto-confinement. On peut alors le comparer à un "rond de fumée".
Les Russes, ne pouvant bien souvent résoudre leurs problèmes à coup de roubles sont dans l'obligation de faire fonctionner leur imagination. Ceci en est une illustration, mais on verra plus loin que leur créativité, qui stupéfia en 1995 les chercheurs de Los Alamos est loin d'être éteinte.
Selon les rares spécialistes français qui ont cotoyé ces Russes, et jusqu'à une date très récente il semble que je sois pour ceux-là "l'homme qui, au début des années quatre vingt, a réussi à annihiler l'instabilité de Velikhov dans une chambre de bonne aixoise de 16 mètres carrés, avec du matériel de récupération". C'est tout à fait exact. Ces travaux furent par la suite présentés au VIII° colloque international de MHD de Moscou où je me rendis à mes frais, me nourrissant pendant une semaine, matin, midi et soir, de viennoiseries collectées dans un service de petit déjeuner en libre service, au l'hôtel National, faute d'avoir pu assumer le coût de l'hébergement en pension complète dans cet hôtel de luxe, imposé à l'époque par les soviétiques à tout chercheur en visite dans le pays ( de manière à faire rentrer des devises ). Après ce dernier expédient je renonçai définitivement à participer à ce type de colloques. La dernière occasion s'offrit en 1987 quand le comité de sélection du IX° colloque international de Tsukuba, Japon, retint mon article sur la suppression des ondes de choc. J'adressai alors une demande de crédits en bonne et due forme au Cnrs qui m'octroya 4000F ( le simple billet aller-retour Japon en coûtait 7000 ). Je me souviens de ma conversation avec une secrétaire du siège :
- Alors, monsieur Petit, pour ce congrès au Japon,
que décidez-vous ?
- Eh bien, mademoiselle j'ai trouvé un dériveur d'occasion à
l'achat. Je pense me munir de jerricans d'eau et de boites de nourriture pour
chats. En partant maintenant, si j'ai un vent correct, je devrais pouvoir
arriver à temps. Pour le retour, je demanderai à l'ambassade
de France un rappatriement sanitaire.
- Je vous demande pardon ? .....
Comme il faut toujours tirer quelque profit d'une aventure, quelle qu'elle soit le lecteur pourra trouver cela sous forme d'une fiction :
Cette mésaventure me fit juger inutile de demander un crédit de mission après acceptation du papier suivant au colloque de mhd de Pékin.
Si on excepte ces quelques travaux de MHD-men militaires, abritant leurs idées derrière le projet de créer une puissante source de rayons X, à travers des expérimentations menées au centre de Gramat toutes ces recherches furent abandonnées il y a trente ans, les responsables étant :
- René Pellat, polytechnicien, décédé.
D'abord directeur de recherche au Cnrs, puis président du Cnes, il
termina comme haut commissaire à l'Energie Atomique. Spécialiste
de lasers il fut un ardent défenseur du projet Megajoule. Violemment
opposé à la poursuite de toute recherche en MHD.
- Gilbert Payan, polytechnicien. N'étant spécialiste de rien
il milita avec constance en faveur de sa spécialité.
- Hubert Curien. Directeur du Cnrs puis du Cnes, puis Ministre de la Recherche
et de l'Industrie. Réussit la performance de gravir jusqu'à
sa mort tous les échelons de la hiérarchie sans avoir jamais
pris de décision d'une quelconque importance.
Revenons à ces terribles Russes et à leurs idées intarissables.
Sakharov, utilisant sa culasse "pyro-magnétique" invente une sorte de "compresseur magnétique" :
Compresseur magnétique de Sakharov, avant mise à feu
Le condensateur crée d'abord un champ magnétique azimutal dans la cavité A. La mise à feu du contenu du "liner" est toujours effectuée à l'extrêmité gauche. Le liner se dilate, ferme la culasse Le "gaz magnétique" n'a cette fois aucun moyen de s'échapper. Il "envahit" alors le seul "espace disponible B ( les parois conductrices se comportant poour lui comme de véritables barrières infranchissables ). L'expansion du liner, après plaquage sur la paroi de la cavité A se poursuit dans le volume B, entraînant le renforcement du champ magnétique.
Compresseur magnétique de Sakharov, phase finale
Ces schémas se prètent à d'infinies variations, certaines ayant fait l'objet de recherches initiées à Gramat, puis laissées hélas en plan.
Toujours dans les années cinquante Sakharov invente le générateur hélicoïdal. Lorsqu'il publie ces travaux en Occident, près de dix ans plus tard il constate que personne, à l'Ouest, n'avait ey cette idée. En fait, la politique russe c'est :
Des astuces, toujours des astuces, encore des astuces
Pour retrouver la ligne de conduite américaine, remplacer le mot astuces par dollars.
Quand on décharge l'énergie
1/2 C V2
emmagasinée dans un condensateur dans une self d'inductance L, si la résistance du circuit est faible cette énergie se trouve convertie en
1/2 L I 2
Tous les lycéens connaissent la méthode dite du " crowbar " ( " pince " en anglais ). On commute le condensateur et la self, mis en série, intitiant une séquence du type décharge oscillante de période LC. Puis on court circuite la self. sur elle-même. Elle joue alors le rôle d'un générateur de courant, selon une décharge apériodique de constante de temps L/R ( où R est la résistance de ce circuit ).
Montage crowbar. Configuration initiale : le condensateur est chargé
Montage crowbar. Commutation est démarrage d'une décharge oscillante amortie
Montage crowbar. Le condensateur est mis hors circuit. La self se décharge dans la résistance de l'ensemble
En voyant cela, Sakharov se dit "pourquoi ne pas mettre un liner de cuivre bourré d'explosif dans le solénoïde. En explosant celui-ci court-circuitera les unes après les autres les spires du solénoïde, en faisant tendre son inductance vers zéro. Il imagine alors le montage vci-après, baptisé MK2 et expérimenté dès 1952.
Comme on peut le voir le solénoïde est complété par une virole. Lorsque le liner en expansion touche cette virole il emprisonne le champ magnétique dans une enceinte fermée.
En fin de fonctionnement le liner du générateur
MK2 a court-circuité toutes les spires.
S'écrasant contre la virole il réduit le volume disponible poir
le champ magnétique et c'est alors que l'intensité dirigée
vers la charge est maximale.
Le générateur hélicoïdal est prévu pour pouvoir resservir.
Comme on peut le voir Sakharov introduit un solénoïde à pas variable. Les performances de l'engin ( longueur : un mètre) sont stupéfiantes. En 1953 un MK2 chargé avec 150 kilos d'explosif ( 10 mégajoules ) délivre des intensités de cent millions d'ampères et Sakharov remarque qu'un tel système est beaucoup moins lourd, encombrant et coûteux qu'une batterie de condensateurs. Il reste que ce type de générateur a une monté en intensité relativement lente, liée au développement du liner sous l'effet de l'explosif. Le temps caractéristique est de l'ordre de 100 microsecondes. Mais comme le font remarquer Stephen Youngert, Max Fowel et les autres dans le papier de synthèse signant la collaboration russo-américinae "Megagauss" on peut très bien commuter ce génértateur lorsque l'intensité a atteint son maximum. Ci-après le schéma emprunté au rapport ( où on ne trouve que le solénoïde, sans sa virole ).
Le même schéma, avec commentaire en français
Dans le rapport édité par le laboratoire de Los Alamos ce hype de générateur, voisin de celui inventé par Sakharov en 1952 et appelé " générateur hélicoïdal". Le schéma est le même. On indique seulement que la charge est connectée au générateur quand les dernières spires sont en fin de court-circuitage |
Un champ d'un mégagauss ( cent teslas ) est associé à une pression de 40.00 bars. Une telle pression déforme aisément un conducteur plan. Comme rappelé dans le rapport de Los Alamos, entre 1 et 2 mégagauss ( pour des pressions se situant entre 40.000 et 160.000 bars ) la surface de ce conducteur se liquéfie et se vaporise. Au delà de 2 mégagauss ce phénomène de vaporisation se produit si rapidement et violemment que la surface du conducteur se trouve sublimée ( blasted off ) et que des ondes de choc pénètrent à l'intérieur du matériau.
Un champ de 10 mégagauss exerce une pression de 4 millions d'atmosphères, quatre mégabars. La pression au centre de la Terre n'est que de 3,7 mégabars. Selon l'article de Los Alamos avec des systèmes à compression de flux tels ceux qui ont été décrit au début de cet article et construits par Fowler aux USA et Lyudaev en Russie des champs magnétique de l'ordre de 1,5 mégabars ont été obtenus. On remarquera au passage de Sakharov revendique des champs de l'ordre de 25 mégagauss ( ? ..).
Un générateur peut être conçu différemment selon qu'on compte s'en sorvir pour obtenir de très fortes pressions magnétiques ou des courants électriques intenses. Le générateur "lélicoïdal" ( de même que son "ancètre" le générateur MK2 de Sakharov sont conçuc pour délivrer de fortes intensités à un système se iyuant en dehors de la zone où se situe l'explosion. Ces engins sont alors utilisés comme "premier étage" d'un système qui fonctionne en deux temps. On retrouve cette configuration dans le texte de Sakharov, assortie d'une illustration très parlante où l'ont voit comment une générateur MK2 ( "hélicoïdal") est utilisé comme source de courant pour un MK1, un système "à compression de flux".
Système Sakharov à deux étages où
un générateur de courant, de type MK2, alimente le solénoïde
d'un système à compression de flux MK1 dont on aperçoi
en bas et à droite la charge explosive
Compression d'un liner
Si on dispose d'une puissante source de courant électrique, délibrée pendant un temps très bref on peut envisager d'alimenter un liner pour créer une implosion. Comme on l'a dit plus haut, l'innovation des gens de Sandia a été d'utiliser un "liner cylindrique" fragmenté en une nape comportant plusieurs centaines de fils. Un tel dispositif a pour effet de préserver le plus longtemps possible l'axisymétrie de la décharge. A l'inverse, avec un liner continu des instabilités MHD se produisent. L'axisymétrie part en live. Dans des expériences dont il est par exemple rendu compte dans le rapport de Los Alamos des liners de 6 cm de diamètre convergent vers un point décentré ... d'un centimètre par rapport au centre géométrique du système initial.
Dans les expériences menées à Sandia la nappe de fil a un diamètre de 8 cm ( dans les expériences qui ont conduit à une température de 2 milliards de degrés ) et l'intensité totale est de 20 méga-ampères, délivrés entre 100 nanosecondes ( un dixième de microseconde ). Le lecteur étudiant en science retrouvera aisément le résultat suivant :
Le champ magnétique régnant à la surface d'un conducteur cylindrique est égal à celui qui serait produit si tout le courant était concentré dans un conducteur filiforme disposé selon l'axe du cylindre. |
Dans une implosion axisymétrique le champ varie donc en 1/r puisque le champ créé par un conducteur linéaique vaut :
B = mo I / 2r
( je suis pas très sûr du 2 au dénominateur ).
Conceptuellement on peut très bien construire l'équation différentielle décrivant l'implosion en supposant que les fils restent distincts. Ce sont donc des éléments possédant une masse constante, parcourus par des courants constants ( en fait les gens de Sandia précisent que 70 % du métal constituant les fils parvient à se rassembler selon l'axe alors que 30 % de la masse contitue une sorte de sillage de vapeur métallique ). Soit M la masse du liner ( n fois la masse de chaque fil ). L'équation d'évolution est :
r r" + ( mo I / 2M) = 0
Le profil de l'évolution de l'implosion a l'allure ci-après ( un lecteur nous programmera tout cela. Le courant étant de 20 millions d'ampères, je crois que la masse total du réseau de fils doit se chiffrer en centaines de milligrammes. Peut être 250, de mémoire ( à vérifier ).
Allure schématique de la courbe d'implosion.
Si rien ne s'opposait au collapse du matériau selon l'axe , le rayon du liner tendrait vers zéro en un temps fini, tandis que la vitesse d'impact tendrait vers l'infini. Selon les données ( observationnelles ) de Sandia l'ensemble des fils se transforme en un cordon de plasma d'un millimètre et demi de diamètre, si je me souviens bien. Les lecteurs devraient pouvoir nous donner la vitesse d'impact au "point d'arrêt". Quand les 20 millions d'ampères sont appliqués, l'acier inox des fils est transformé en plasma. Les atomes qui constituent les fils s'ionisent complètement. Les noyaux acquièrent une vitesse d'agitation thermique <V> qui est reliée à la température absolue du plasma par la relation :
1/2 m < V2> = 3/2 k T
où m est la masse d'un noyau de fer et k = 1,38 10-23 la constante de Boltzmann. Le fer est l'élément numéro 20. La masse du noyau est donc 26 que multiplie la masse du proton qui est de 1,67 10-27 kilos, ce qui fait 4,34 10-26 kilo. La vitesse d'impact est de toute façon supérieure au rayon initial, 4 cm, divisé par le temps d'implosion : 100 nanosecondes, soit 400 kilomètres par seconde.
En appliquant la formule ci-dessus et en supposant que la vitesse d'impact soit de 400 kilomètres par seconde et que celle-ci, par "thermalisation" soit intégralement convertie en vitesse d'agitation thermique on obtiendrait quelques 168 millions de degrés. Or on voit, sur la courbe ci-dessus que la vitesse d'impact s'accroît dans les dernières longueurs. Pour atteindre les deux milliards de degrés il suffirait que celle-ci atteigne une valeur 3,45 fois plus élevée. Mais ce ne sont que des calculs de dégrossissage, schématiques.
Combien y a-t-il d'atomes dans 250 mg de fer, ce qui correspond, de mémoire, au poids du liner à fils de Sandia. Réponse : 5,76 1021
Si je ne me fous pas dedans dans mes caculs, en passant de 40 mm à 0,75 mm le liner à fils de Sandia voit sont rayon se réduire d'un facteur 53. Le champ magnétique dans les stagnations conditions atteindrait alors 1600 teslas ( 16 Gigagauss ), ce qui correspond à une pression de 11,2 mégabars.
On trouve dans le rapport de Los Alamos le dessin d'un système à liner constitué par un cylindre d'aluminium de 6 cm de diamètre et de 2 cm de haut. L'effet de l'implosion est censé se trouver renforcé par le fait que les deux électrodes le long desquelles ce liner, transformé en rideau de plasma, suivra sa course ont une forme conique.
Le courant passe dans le liner en empruntant les génératrices du cylindre ( lignes de couleur rouge ). Dans la suite du rapport on trouve la description d'un générateur à disques, développé par Chernyshev, qui témoigne là encore de l'extraordinaire ingéniosité des Russes.
Comme me le faisait tout de suite remarquer Yonas lors de nos premiers échanges de mails il ne suffit pas de produire des dizaines ou même des centaines de millions d'ampères, comme c'est chose possible avec des générateurs du type MK2. Encore faut-il que cette "pèche" soit délivrée pendant un temps extrêmement bref, inférieur à la microseconde. Le temps de décharge du système de Sandia est d'un dixième de microseconde : cent nanos. Or le temps de montée pour un générateur de Sakharov est élevé, lié à la vitesse de propagation de l'onde de détonation. Si celle-ci se propage à plusieurs kilomètres par seconde et si le générateur fait un mètre de long on tombe sur des temps de montée de l'ordre de plusieurs dizaines de microsecondes. Il manque au minimum deux ordre de grandeur. Comment raccourcir ce temps de décharge ?
L'idée est venue de Chernyshev qui a tracé les grandes lignes de sa machine au cours du congrès Mégagauss III, 1993. Mais ça n'est qu'en 1989 que les Américains purent voir la bête de près et connaître le détail de son fonctionnement. Rien de ce genre n'avait été imaginé aux Etats-Unis. Voici le dessin qui figure dans la rapport de Los Alamos :
La même figure, assortie d'un commentaire en français :
Le DEMG ( générateur explosif à disques ) est constitué par un assemblage de paires de disques concaves, l'ensemble présentant un symétrie de révolution. Le courant circule selon les lignes indiquées en rouge. Celui-ci est initialement fournir par un générateur hélicoïdal, non représenté sur cette figure ( délivrant 6 géma-ampères ). L'établissement de ce courant entraîne l'apparition d'un champ magnétique qui "emplit" entre autre toutes les cavités qui se situent entre ces structures discoïdales concaves. Quand le système est mis à feu les détonateurs, situés sur l'axe de la machine déclenchent des explosions qui se propagent radialement, de manière centrifuge. Au voisinage de l'axe chaque unité discoïdale possède une "protubérance". D'après ce que je comprends, les forces qui compriment latéralement ces éléments discoïdaux propulsent radialement ces protubérances, elles-mêmes discoïdales, de révolution. A mon avis il doit se produire une phénomène analogue à celui de la charge creuse, ce qui accélère le remplissage de la cavité et raccourcit d'autant le "temps de compression du flux". Dans un tel système les disques ont un rayon de 20 cm et à vue de nez une épaisseur cinq fois inférieure, soit 4 cm. Si on table sur des vitesses d'ondes de détonation identiques, Chernyshev s'est débrouillé pour raccourcir le temps de comblement de ces cavités, le temps de compression du flux d'un facteur 25. Le système est par ailleurs doté d'un fusible qui, se vaporisant quand le courant atteint sa valeur maximale délivre le courant au liner en un temps infénieur à la microseconde ( when the current reached a critical value, the fuse melted. The high current was then delivered to the liner in less than a microsecond ). Le courant envoyé dans le liner était prévu pour atteindre 35 méga-ampères mais un léger disfonctionnement imprévu limita celui-ci ) "seulement" 20 méga-ampères. |
Un papier de Chernyshev, plus récent : colloque Megagauss X en 2004
Télécharger de document en pdf ( 4 Mos )
Février 2008 : Les deux papiers mentionnant le principe de fonctionnement des générateurs de Chernyshev, en lien dans cette page, ayant été effacés à distance chez mon serveur, je les ai téléchargés de nouveau. Pour info, les générateurs impulsionnels basés sur ce principe sont la clé de futures bombes à fusion pure, technologie " potentiellement proliférante "
Cet article a été présenté à la dixième conférence Megagauss. La précédente, Megagauss IX date de 2002. Pour info, Megagauss II se situe en 1979, Megagauss III en 1983.
Dans cet article Chernyshev ( décédé en avril 2005 à l'âge de 78 ans ) présente une version miniaturisée de systèmes MK2, plus petits qu'un paquet de cigarette, qui sont alors présentés comme des interrupteurs de haute sécurité et haute synchronicité ( fourchette : 30 ns ) pour armes nucléaires.
L'article fait ensuite état de différentes collaborations. On y trouve des photos liées à une manip Franco-Russe, qui se situe à Novosibirsk. On teste alors les capacités du plus puissant générateur hélicoïdal, qui développe 30 millions d'ampères, dont 15 peuvent être transmises à la charge, en l'occurence un liner cônique. On sait qu'un liner cylindrique tend à imploser selon son axe de symétrie. Comme dans le système à charge creuse un liner cônique implosera en donnant naissance à un dard. Le papier fait état d'une vitesse d'implosion du liner de 10 km/s, celle-ci montant à 4°-50 km/s pour le dard de plasma qui, impactant sur une cible produit une pression de 10 mégabars. Encore une nième application de ces technique à magneto-cumulation. Ce qui est intéressant c'est la rusticité du montage :
La photo suivante montre un générateur électromagnétique de 100 mégajoules sur son banc d'essai, en plein air :
Générateur électromagnétique de 100 mégajoules. Novosibirsk
Equipe franco-russe autour d'une manip EMG ( générateur hélicoïdal alimentant un liner cônique, avec projection d'un dard à 50 km/s )
Image suivante, un générateur à disque, le plus puissant essayé à ce jour, sur son installation d'essai, près de Novissibirsk, manip russo-américaine.
Le plus puissant générateur à disques ayant fonctionné à ce jour ( 35 millions d'ampères ). Manip russo-américaine, Novissibirsk 2004
Ceux qui craignent une vaste dispersion d'un savoir-faire nucléaire basé sur le concept d'une fusion impulsionnelle méditeront des images.
L'engin MAGO, les principes de base d'une bombe à neutrons à fusion pure ?
Il est pratiquement impossible de donner une présentation exhaustive de cette vaste palette de machines en tous genres. Mais je ne saurais clore cette étude sans évoquer la machine russe MAGO ( MAGninoye Obshatiye, en anglais MTF c'est à dire Magnetised Target Fusion ou "Fusion d'une cible magnétisée ). C'est un compresseur à plasma qui comprime un mélange deutérium-tritium. L'idée générale est de comprimer un plasma "prémagnétisé. Les premières expériences datent de 1994.
Le compresseur à plasma MAGO
L'idée générale est d'emplir une chambre d'un mélange D-T puis de déclencher une première décharge de 2 méga-ampères dans la chambre A, qui envoie le gaz, transformé en plasma ans la chambre B, en passant par un col annulaire C. Le gaz ionisé est parcouru par le courant qui l'a propulsé dans cette chambre B, qui crée son propre champ magnétique. Les particules ionisées, noyauxx de deutérium et de tritium et électrons spiralent donc dans les lignes de force de ce champ. Elles sont "frozen in". Le couplage plasma, champ est intense. C'est alors qu'un second générateur, situé sur la droite, à disques, délivre une desconde décharge de 6-8 méga-ampères qui agit sur le liner, lequel comprime ce "plasma prémagnétisé". Celui-ci s'échauffe jusqu'à des températures de plusieurs centaines d'électron-volts (plusieurs millions de degrés ). La "durée de vie" de ce plasma atteint alors 2 microsecondes. Dans un plasma la conductivité électrique est essentiellement due aux électrons, qui "transportent l'énergie cinétique de proche en proche, par collisions". Le fait que le plasma soit immergé dans un champ magnétique ( créé par lui-même, en l'occurence ) réduit sa conductivité thermique. Il peut alors être comprimé isentropiquement. Quand des réactions de fusion se produisent elles donnent naissance à des noyaux d'hélium porteurs d'une certaine énergie, qui ne peuvent transmettre cette chaleur aux parois car le champ magnétique gène leur progression ( trajectoires en spirale ).
Remarque ( 20 février 2008 ) :
Le système MAGO est un engin à fusion pure, où celle-ci est déclenchée par un explosif chimique. L'émission maximale de neutrons peut être obtenue en concevant l'engin en conséquence. Le lecteur pourra trouver les principes directeurs des bombes à neutrons dans Wikipedia France, par exemple ou dans sa version anglophone. On y fait allusion aux allégations formulées par des militaires irakiens comme quoi les militaires américains auraient pu faire usage de bombes à neutrons lors de la prise de l'aéroport de Bagdad. Et le texte d'ajouter : " une idée communément répandue est que ces bombes n'auraient que des effets de rayonnement, or c'est faux, il reste les dommages matériels inhérent à la mise en oeuvre d'un enfin d'un kilotonne ( le dixième d'Hiroshima ). Or lors de la bataille de l'aéroport de Bagdad on n'a pas constaté de dégâts matériels importants, allant avec le recours à une telle arme. C'est vrai si l'engin émetteur de neutron est dérivé " d'une petite bombe à hydrogène ", donc centré autour d'un dispositif à fission, au plutonium. Les conclusions seraient différentes si cette bombe à neutrons était " à fusion pure ", auquel cas il n'y aurait pas de dégâts mécaniques. Il reste une question " ces bombes à neutrons à fusion pure existent-elles ?"
Lire à ce sujet le pdf de Suzanne L. Jones et Frank K. Hippel, de Princeton, date de 1998 ! Lien
Conclusion de cette étude
Nous avons donc sous les yeux un certain nombre de pièces de ce qui ressemble à un puzzle, qui est à la fois enthousiasmant de ... dangereux. Point n'est besoin d'être ingénieur militaire pour comprendre que nous avons sous les yeux les éléments d'une bombe à "fusion pure" d'une puissance illimitée, à la fois vers les fortes et les faibles valeurs. La mise à feu est basée sur l'usage d'explosifs. On a vu que dans ses montagnes, Sakharov partait d'une champ initialement créé par une batterie de condensateurs. Ces appareils peuvent permettre de'obtenir des intensités élevées et de créer des champs intenses. Dans mon laboratoire de l'Institut de Mécanique des Fluides de Marseille ( aujourd'hui disparu ) j'obtenais dans les années soixante un champ de 2 teslas ( 20.000 Gauss ) créé par un courant de 54.000 ampères, lui-même délivré par une batterie de condensateurs d'un volume total avoisinant de mètre cube et d'un poids voisin d'un tonne. Le recours à des condensateurs câdre mal à l'optique "bombe". De plus les condensateurs ne restent pas éternellement chargés. Ils ont toujours un "débit de fuite" et se déchargent naturellement en un temps relativement court. Mais comme le faisait remarquer Sakharov dans ses papiers des années cinquante ( dont le contenu ne fut connu à l'ouest qu'en 1961 ) tous ces générateurs peuvent être installés en cascade, chaque étage étant la source de courant de l'étage suivant. Ainsi, notait-il, l'étage initial pouvait-il dépendre d'une simple ... aimant permanent.
La bombe à fusion dont le détonateur serait un système magnétocumulatif et qui ne tirerait son énergie initiale que d'un explosif solide est un projet parfaitement valable, lié à une technologie relativement rustique et d'un coût relativement modéré. Dans la mesure où maintenant tous les laboratoires militaires le savent il n'y a aucune raison de tenter de cacher cette évidence.
Au moment où j'écrivais ces lignes la nouvelle de la décision prise par le Congrès Américain, rendue publique le 15 juin de décider soudain de remplacer les 6000 têtes nucléaires de l'arsenal américain, c'est à dire toutes les têtes nucléaires par "une nouvelle arme" correspond à ce type d'engin, exempt de tout matériau fissile, au premier chef du plutonium 239, servant de détonateur. Les bombes classiques "vieillissent" au sens où ce plutonium, qui doit être de très grande pureté se décompose naturellement en 40-60 années. Les "vieilles" bombes ne sont donc plus aussi "sûres" que les bombes récentes, étant donnée la dégradation du plutonium qu'elles contiennent. Par opposition ces nouveaux engins ne vieillissent pas, au sens où tous leurs composants peuvent être remplacés en continu. Une maintenance à 100 % est possible, y compris pour un explosif comme de l'hydrure de lithium qui ne présente pas en lui-même de toxicité. Disons qu'une bombe de ce type pourrait être mise en pièces et "vendue aux puces" sans que cela ne pose de problème particuliers, ses composants n'étant pas plus toxiques que ceux de la carte mère d'un ordinateur.
La bombe à "fusion" pure s'obtient en assemblant des "pièces du puzzle" présentées dans ce dossier. Une "châine pyrotechnique " constituée par une succession de générateur à magnéto-cumulation produit des intensités et des champs magnétiques de plus en plus élevés, l'élément de départ étant basé sur des aimants permanents ( des éléments du commerce atteignent déjà 2 teslas et des composants frappés du secret défense doivent exister, permettant d'atteindre des valeurs encore plus élevées ). Le problème consistant à délivrer une puissance électrique ( plusieurs dizaines de mega-ampères ) en une fraction de microseconde ont été résolus à travers le générateur à disque décrit plus haut. D'autres montages, encore plus performants, peuvent être envisagés dont certains ont été imaginés oar des français. Ce courant est envoyé vers un " liner à fil ", cette technologie constituant l'innovation du laboratoire Sandia qui a conduit à réaliser des implosions à bonne axisymétrie, entraînant aussitôt cette spectaulaire montée en température à 2 milliards de degrés ( celle-ci ne constituant probablement pas une limite d'ailleurs ). Il suffit alors de disposer au centre du système une cible en hydrure de lithium qui aurait l'aspect et la taille d'une aiguille à coudre voire d'une allumette pour compléter ce détonateur. Cette charge est simplement physiquement reliée à une charge plus importante, de volume illimité.
La plus forte charge nucléaire mise à feu correspond à un engin Soviétique de 24 tonnes, 8 mètres de long sur 2 de large, ,baptisé " Tsar Bomba ", conçu et réalisé par Andréi Sakharov en quatre mois, à la demande de Nikita Krutchev au centre d'Arzamas-16 ( que Sakharov, sans ses mémoires, désigne par son nom de code " l'installation" ). Voici cet engin, largué le 31 octobre 1961 à partir d'un bombardier quadrimoteur " Bear ", modifié ( à turbopropulseurs ), d'une altitude de 10.000 mètres.
La " Tsar Bomba " russe. La plus forte bombe
essayée par les Russes, d'une puissance de 60 mégatonnes.
Longueur : 8 mètres. Diamètre : 2 mètres. Poids : 24
tonnes. A l'arrière, le compartiment du parachute
Cette bombe fut mise à feu à une altitude de 4000 mètres, après une lente descente accroché à un parachute, qui permit aux appareils, l'avion de transport, un Tu 95 et l'avion d'accompagnement, un Tu 16 " Bear" de s'éloigner.
La tsar bomba accrochée sous le ventre d'un quadrimoteur Bear modifié, volant à 10.000 mètres
Le " Bear " et ses dérivés était l'équivalent soviétique du B-52. Au lieu d'être, comme ce dernier propulsé par des turboréacteurs il était doté de quatre turbopropulseurs actionnant des hélices contrarotatives à pas variable, véritable prodige d'aérodynamisme et d'engineering.
La Tsar Bomba après largage
En rouge, le point de larguage
L'engin fut largué sur la côte ouest de l'île de Nouvelle Zemble, entièrement vouée aux essais nucléaires russes, au nord du pays. Le flash fut visible à une distance de 1000 km. Le champignon, de 30 à 40 kilomètres de diamètre atteignit une altitude de 64 kilomètres ( épaisseur de l'atmosphère terrestre : 80 km ). L'onde de choc engendrée par l'explosion fit trois fois le tour de la Terre et cassa des vitres en Finlande (...). Des bâtiments de bois furent pulvérisés à des centaines de kilomètres de distance. En dépit du fait que la mise à feu ait été effectuée à 4000 mètres d'altitude le sol fut totalement vitrifié sur le lieu de l'explosion . On estime que cette bombe aurait été capable d'infliger des brûlures au troisième degré à des hommes vivant dans un rayon de 100 kilomètres. Bref, à pleine puissance elle serait parfaitement capable de détruire toute vie humaine sur le quart d'un pays comme la France.
L'explosion de la Tsar Bomba russe. Diamètre de
la boule de feu : 7 km
Le champignon, d'un diamètre de 30 à 40 km est monté
jusqu'à 64 km d'altitude
Cette bombe était de type " F F F " ( à trois "étages" : fission - fusion - fission ), c'est à dire où un ensemble fission-fusion constituant une classique bombe " H " était entouré par une coque d'uranium "appauvri" U 238. En capturant les neutrons émis cet U238 se transformait en plutonium Pu 239 qui fissionnait à son tour, doublant la puissance de cette bombe H et dispersant des polluants extrêmement toxiques. Si dans cet essai cette coque d'uranium n'avait pas été remplacé par du plomb elle aurait développé 100 mégatonnes ( 3500 fois Hiroshima ) et aurait dispersé à travers le globe des retombées radioactives équivalant à 24 % de ce qui avait été répandu jusqu'ici depuis la première explosion d'Hiroshima.
Elle fut "doublée" par un engin pratiquement indentique, peu de temps après, ce que Sakharov raconte dans ses mémoires, construit dans un centre secret dont lui-même ignorait l'existence. C'est à la suite de ce constat que le futur prix Nobel de la paix soviétique décida d'abandonner toute recherche à caractère militare en se tournant vers des recherches réorientées vers la cosmologie ( univers jumeaux, milieu des années soixante ). Sakharov, toujours dans ses mémoires dit qu'il a calculé approximativement le nombre de cancers que ces seules bombes pourraient provoquer, en concluait que s'il avait jusqu'ici travaillé pour défendre son pays mais 'il refusait désormais de collaborer à une entreprise qui signifiait à terme la destruction de toute vie sur Terre.
Les Américains, de leur côté, ne furent pas en reste. Dès mars 1954 l'explosion thermonucléaire de Bikini correspondant à un puissance de 15 mégatonnes, soit le quart de celle de la Tsar Bomba russe.
26 mars 1954 : La sinistre explosion " Castle Romero " ( atoll de Bikini ) dont le champignon s'élève rapidement dans la haute atmosphère. Quinze mégatonnes. La boule de feu mesurait 6 km de diamètre. Le nuage s'éleva à 160 km d'altitude ( le double de la couche atmosphérique terrestre ). 80 millions de tonnes de terre et de corail furent vaporisés. A 50 km de là le personnel reçut une dose de radiations équivalant à 100 radiographies. |
La photo suivante, non truquée comme certains l'avaient imaginé montre comment les Américain ont testé "la résistance du matériel humain" lors d'expérimentations nucléaires en plein air.
Explosion Buster Dog, désert du Nevada, 1951
Les suites de telles sauteries en plein air furent un nombre incalculable de cancers et de leucémies qui se déclarèrent des années plus tard, vis à vis desquelles les victimes ne purent obtenir aucun dédommagement, se heurtant à la surdité de l'administration américaine. Pour ceux qui auraient encore quelques illusions sur les normes éthiques en usage outre-Atlantique il faut savoir qu'Oppenheimer, en son temps, et ceci put être historiquement établi, signa une autorisation d'injection de doses de plutonium aux jeunes recrues, pour évaluation des effets produits.
Ce premier exposé nous a montré l'extraordinaire richesse de la MHD, avec, au final, ses application exo-énergétique, au premier chef militaires. Les formules, les idées nouvelles à découvrir sont innombrables, à condition de savoir poser les bonnes questions. Les montages des Russes sont simples et logiques. S'agissant par exemple du générateur à disques, on n'a fait que réduire la distance à parcourir pour que les parois ( évoquant les soufflets d'une accordéon ) viennent au contact les unes avec les autres en "comprimant le gaz-champ magnétique". Ceci raccourcit le temps d'implosion des cavités contenant "l'énergie magnétique". On doit garder en tête qu'une pression n'est jamais qu'une densité d'énergie par unité de volume. On notera également que la puissance du dispositif peut être accrue en augmentant le nombre des disques.
Que faudrait-il faire en l'état ? Remonter bien évidemment une activité de MHD digne de ce nom. Celle-ci devrait avoir d'emblée
- La dimension et le caractère d'un projet planétaire
et être géré par un organisme inbternational digne de
ce nom.
- Etre mené dans un climat de total transparence. L'enjeu est trop
important pour qu'on s'attache à des "détails" comme
le secret défense ou l'exploitation de brevets.
Voeu pieux d'un incorrigible idéaliste, sans doute.
Tout le monde devrait s'y mettre en partageant savoir-faire, idées et résultats. C'est seulement ainsi que les choses pourraient aller très vite. Bien sûr, il ne faut pas s'imaginer que les laboratoires militaires sont restés inactifs. Une compétition acharnée s'est aussitôt instaurée entre Livermore et Los Alamos, dont Internet se fait déjà l'écho. Les chercheurs "travaillent d'arrache-pied pour concevoir de nouvelles armes nucléaires, plus sûres".
Ben voyons....
Mais comment "civiliser" cet effort ? Il serait irréaliste d'imaginer que le résultat de Sandia soit resté lettre morte, en dépit du silence-médias évident
Voir cet article du Los Angeles Times :
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( Si quelqu'un a des suggestion pour améliorer cette traduction, qu'il ne se gêne pas ).
Une question au passage. Ce communiqué date du 15 juin, 8 h. Combien de temps s'écoulera-t-il avant que la presse française ne s'en fasse l'écho et si elle le fait, comment les choses seront-elles annoncées ? Comment Françiois de Closets s'y prendra-t-il pour nous expliquer "qu'il n'y a nulle raison de nous alarmer" ?
En tout cas, voilà l'impact immédiat de cette découverte majeure sur "la communauté scientifique" : les chercheurs se précipitent, "pleins d'enthousiasme" pour créer de "nouvelles armes nucléaires" utilisant ces nouveaux concepts ( il s'agit de la "fusion pure", qui s'affranchit de la nécessité d'utiliser un détonateur à fission ). Cela rappelle l'hallucinante conclusion d'un chercheur français &&& dont j'ai oublié le nom, qui avait participé aux Etats Unis, à l'élaboration de la bombe atomique, à Los Alamos. Revenant, des années plus tard sur la "mesa"
La "mesa" de Los Alamos, où fut conçues la première bombe atomique
Il avait trouvé que le lieu, désertés, avait perdu "ce climat stimulant qui y avait régné pendant la guerre", et il concluait en écrivant "qu'il avait vécu là la priode la plus romantique de sa vie" ( authentique )
Pour ces nouvelles bombes le Congrès Américain a déjà voté les crédits. Vous comprenez maintenant pourquoi cette percée de Sandia a été suivie d'un silence médiatique assez remarquable. Le dernier mystère consiste à comprendre comment il s'est fait que l'Anglais Malcom Haines ait publié son papier dans Physical Review Letters le 24 février 2006 ( suivi par un communiqué de Sandia en date du 8 mars 2006 ). Il est possible que personne n'ait fait attention à cet article , adressé par le savant Cosinus de service, résidant en Angleterre, à une revue qui n'avait reçu, concernant ces expérience se référant à "une forte source de rayons X" aucune consigne particulière de confidentialité. Il est aussi possible que Haines ait estimé qu'il était de son devoir de prévenir le monde de ce qui venait de se passer, de manière à la fois crédible et à grande échelle, c'est à dire sous la forme d'une publication paraîssait dans une revue incontestable, sous le prétexte d'expliquer une anomalie de comportement de la machine ( 4 fois plus d'énergie émises que d'énergie injectée ).
J'essayais de réfléchir, cette nuit, sur la façon de concevoir un générateur électrique fonctionnant en régime de fusion impulsionnelle "non-polluante". Pour rendre l'opération rapidement répétitive il faut pouvoir stocker une partie de l'énergie électrique délivrée par le générateur MHD à induction, que j'ai déjà décrit. Il faut se souvenir que si la compression est brutale ( 100 nanosecondes ) la production d'énergie et son stockage partiel peuvent se concevoir sur des laps de temps plus long ( un millième, un centième de seconde, voire plus ). Dans un moteur à 2 ou 4 temps les fragments de cycle sont des durées égales, ce qui est imposé par la rotation du volant. Ici le problème est différent. Des multiples solutions doivent pouvoir être envisagées. Le tout est que les bonnes personnes se mettent à phosphorer sur le sujet.
Comment reconstituer le "liner" à chaque cycle ? Au lieu d'installer un système à fils ont pourrait songer à injecter du métal liquide par de fins orifices. Christophe Tardy, véritable "machine à idées" m'a déjà trouvé une demi-douzaine de solutions lors de notre dernier coup de téléphone. La première remarque est qu'un centre de production d'électricité, par exemple de mille mégawatts n'est pas obligatoirement fondé sur une seule "cage à serin". Sinon cela serait l'équivalent d'un moteur ou d'un compresseur à ... un seul cylindre. Qu'est-ce qu'on a fait quand on a inventé le moteur à explosion ? On est immédiatement passé à des moteurs multi-cylindres (deux, pour la 2 CV, huit pour le célèbre V8 américain, onze pour les moteurs en étoile des avions de chasse de la seconde guerre mondiale ( le moteur en étoile est je crois une invention française de l'immédiat après-guerre de 14-18 ).
Donc le générateur électrique à fusion non polluante peut être " multi-cellules " , le nombre de celles-ci n'étant pas limité.
Des spécialistes en électrotechnique de puissance me diront ce qu'on peut envisager comme "volant", pour stocker une part de l'énergie électrique produite dans le générateur MHD à induction qui, lui, ne pose pas de problèmes a priori et présente un excellent rendement. Le condensateur est un "volant électrique". Peut-on envisager de décharger et de recharger des condensateurs sous de fortes capacité, et à quel rythme ? Comme je l'ai dit, le temps de restockage de l'énergie peut être d'un ordre de grandeur totalement différent de celui de la compression de la "cage à serin" ( 100 nanosecondes ). Cela cadrerait très bien avec l'idée inspirée par le "moteur en étoile".
Enfin il faut remarquer que le stockage de l'énergie sous forme mécanique n'est pas ce qu'il y a de plus sot. Le premier tokamaok français fut jadis installé à Fontenay-aux-Roses, près de Paris. Son fonctionnement impliquait la mise en oeuvre ( dans des conducteurs en cuivre, non supraconducteurs ) de très forts courants. Initialement cette décharge était obtenue en utilisant une montagtne de condensateurs chargés sous 5 kV, déclenchés par des "ignitrons". Par la suite les tokamaks furent alimentés par des générateurs électriques à inertie. On lance un volant, puis on commute brutalement ce générateur électrique sur le bobinage du tokamak ce qui, étant donnée la faible résistance électrique de l'ensemble ( conçu pour cela ) équivaut à le mettre en court circuit. On obtient ainsi des intensités électriques phénoménales, qui vont de pair avec le ralentissement assez brutal du rotor. On convertit ainsi en énergie électrique l'énergie de rotation :
1/2 I w2
où I est le moment d'inertie de l'équipage mobile et w sa vitesse angulaire, en radians par seconde. Dans ces tokamaks le temps de décharge correspondant à la magnétisation est de quelques dizaines de millisecondes, considérablement plus long que le temps de mise en rotation du rotor.
Un rotor est capable de stocker une quantité phénoménale d'énergie, ce qui n'est pas le cas des condensateurs qui, sur ce plan-là, ont un rendement très médiocre. C'est la raison pour laquelle lorsque le tokamak de Fontenay-aux-Roses a été démantelé, tous ces condensateurs ont été envoyés à la casse, sauf ceux que j'avais pu récupérer pour essayer de monter la mnip de MHD de Rouen, d'annihilation d'onde de choc, perspective qui amusait beaucoup Combarnous, qui dirigeait à l'époque le département Sciences Physiques pour l'Ingénieur du Cnrs, du temps où le sympathique Papon dirigeant cette maison ( dont le successeur fut un certain Feneuille, obscur troisième couteau issu de l'équipe dirigeant des ... ciments Lafarge ). A Rouen, si tout n'avait pas été compromis par les initiatives intempestives du polytechnicien Gilbert Payan nous aurions pu " faire de la recherche de pointe avec du matériel de rebut ".
Fin de l'anecdote.
En y réfléchissant, un puissant rotor constituerait peut-être une façon de stocker et de dispatcher l'énergie à un générateur multi-cellules. Les spécialistes d'électrotechnique de puissance connaissent des solutions pour " compresser des impulsions de courant " ( les "mettre en forme " ) afin de raccourcir leur durée. Je pense que si des gens imaginatifs se penchaient sur ces questions, des masses de solutions émergeraient rapidement.
Evoquant la reconstruction du liner en " cage à serin " et la remise en place d'une cible en hydrure de lithium, selon l'axe, Christophe Tardy, assimilant immédiatement l'idée que la réinitialisation d'un tel système, de très petite taille, pourrait être de beaucoup plus longue durée que sa destruction par compression suggérait que tout cela pouvait correspondre à de bêtes systèmes ... mécaniques. Les fils d'acier peuvent être fournis par des bobines, de même que le fil plus épais d'hydrure de lithium, central. Un disque muni d'orifices descend à chaque cycle pour s'appliquer sur un autre, d'où émerge quelques deux cent fils, simplement poussés par en dessous. Ces fils se glissent sans difficulté dans des orifices ménagés dans un disque supérieur ( une des électrodes débitant les dizaines de millions d'ampères ) et sont alors coincés par un disque identique, effectuant une légère rotation (en évitant de les cisailler, évidemment ). Il suffit alors de remonter tout ceci pour tirer sur les deux cent fils et reconstituer la cage avec une excellente précision. Même chose pour le fil d'hydrure de lithium ( le lithium est assez mou ) qui peut peut être renforcé par une âme centrale en acier.
18 juin 2006 : Yannick Sudrie suggère qu'un système d'alimentation analogue à celui qui distribue des cartouches dans une mitrailleuse réalimente la machine avec des ensembles électrodes, cage à fils, cible axiale en Li H. Cela prouve que derrière une bonne idée peut s'en cacher une encore meilleure. Il suggère aussi la création d'une structire qui s'intitulerait :
Energie sans Frontières
Joli....
A propos du rythme, tout dépend du nombre de joules délivrés par chaque séquence de fusion. Je me souviens, quand j'avais discuté en 1976 avec Nuchols, théoricien de la manip de fusion par laser à Livermore que celui-ci m'avait dit que les réactions de fusion, se produisant dans le mélange deutérium tritium contenu dans les sphères-cibles, de quelques dixièmes de millimètre de diamètre auraient dégagé, en cas de succès " autant d'énergie qu'un gros pétard ". Nuchols avait à l'époque aussi songé à exploiter une partie de cette énergie ( celle véhiculée par les noyaux d'hélium ) à l'aide d'un générateur MHD à induction, ce qui ne résolvait pas celui de la capture et de l'exploiotation de celle emportée par le neutron à 14 Mev.
En supposant que tout ceci ait marché, ce qui n'a pas été le cas, pour déboucher sur un générateur électrique il aurait fallu envisager une chûte de ces billes, en cascade par simple gravité, avec déclenchement du tir laser lorsque celles-ci auraient atteint le centre géométrique du système.
A propos, comment s'y prenait-on pour introduire de l'hydrogène lourd dans ces billes fermées ? Réponse : en laissant tout simplement l'hydrogène passer, sous pression à travers la paroi de verre.
Combien de joules seraient dégagés par fusion de chaque tige d'hydrure de lithium replacée dans l'implosoir- cage à serin ? Certainement beaucoup plus que dans la manip de fusion par laser. A quel rythme faudrait-il opérer pour obtenir une puissance de tant de mégawatts ? Tout cela peut se calculer.
La conception du générateur électrique à fusion polluante émerge petit à petit. Je suis convaincu que si des gens compétents et imaginatifs et motivés se mettaient sur le coup, des masses de solutions émergeraient. A ce propos il y a une chose qui m'amuse. En 1998 ou 1999, je ne sais plus, j'avais participé à un colloque franco-français d'astrophysique à Montpellier, celui-là même où mon collègue Albert Bosma, en poste comme moi à l'observatoire de Marseille m'avait empêché de parler (alors que mon exposé aurait simplement porté sur les implications observationnelles de ma théorie de l'univers gémellaire).
Albert Bosma ( portrait très fidèle ) qui n'a jamais rien découvert de toute sa carrière, en cours d'achèvement
Le président de l'université de Montpellier avait alors décrit la situation critique du département de physique de son université " pratiquement en chute libre, faute de .. sujets de thèses ".
Combien y aurait-il de sujets de thèse de physique, totalement sains, à la fois sur le plan expérimental et théorique ( simulations ) tournant autour de l'élaboration d'un tel générateur ?
En l'état, d'après ce que nous savons grâce au papier de Haines, faisant foi la nouvelle importante, émanant de Sandia se résume à :
- On a pu atteindre de fantastiques températures à
l'aide d'un système impulsionnel, à compression magnétique.
- On a pu assurer une bonne focalisation à l'aide d'un système
à fils. On a attendu cela depuis si longtemps que personne ne croyait
plus cela possible.
- Dans la mesure où ce montage a déjà marché,
au delà de toute espérance ( deux milliards de degrés
! ) d'autres dispositifs doivent pouvoir être envisagés, tout
aussi performants.
Je suis totalement convaincu, comme je l'ai dit plus haut que ces gens se sont empressés de réaliser des manips de fusion sur cibles de Li H ou B H dans les jours qui ont suivi cette fantastique percée expérilentale. Etant donné les implications stratégiques ils ne vont évidemment pas le crier sur tous les toits. D'où la réponse maldroite que m'avait faite Yonas il y a un mois, où il me disait que, selon lui " on ne réussirait pas à opérer la fusion avant un millier d'annnées ".
Comme le montre l'article du Los Angelès Times, la course effrenée vers les bombes à fusion pire est lancée de manière irrémédiable. Que faire ? Tenter d'empêcher les scientifiques de tous les pays de mettre au point ces engins ? C'est impossible. La découverte de Sandia marque le signal de la plus fantastique course aux armements qu'on ait déjà vue, parce que celle-ci ne sera pas automatiquement réservée "aux grandes puissances", aux possesseurs de précieuses matières fissiles. Il n'y a pas qu'aux USA qu'on s'affaire. Les Russes et les Chinois ont dû déjà prendre leurs dispositions. Si les Français tardent à le faire, c'est dans cette voie qu'ils s'orienteront.
Il faudrait que les hommes et les femmes qui veulent que leur planète échappe à son destin apocalyptiquese réveillent et se mettent en contact les uns avec les autres. Ca n'est pas une mince affaire. Il faudrait des scientifiques de valeur, en nombre, des hommes politiques dotés d'une véritable stature. Il faudrait des "figures emblématiques". Il faudrait que se crée quelque part, dans un pays technologiquement développé mais peu intéressé par les choses de la guerre, un vaste centre de recherche où des scientifiques de tous horizons, de toutes nationalités oeuvrent à faire aboutir au plus vite un projet d'exploitation de la fusion non-polluante et non-radioactive à des fins civiles. C'est une course de vitesse. Le générateur électrique contre les bombes. Si ces gens parvenaient à faire aboutir un tel projet alors cette perspective aurait peut être des chances de dégonfler la paranoïa planétaire qui ne tardera pas à virer à l'hystérie complète et qui finira par nous conduire à la catastrophe.
Le bon sens, que d'autres appellent utopie
Pour que le Congrès américain ait voté un budget permettant de remplacer toutes les têtes nucléaires conventionnelles par de nouvelles armes, ce qui représente un budget colossal il faut que des résultats tangibles aient été obtenus et produits. Une décision aussi lourde n'aurait jamais été prise sur la base de simples spéculations. Je suis convaincu que dès que ces deux milliards de degrés ont été obtenus sur la Z-machine, en mai 2005, ceux qui la mettent en oeuvre se sont hâtés de placer au centre de la "cage à serin" une aiguille d'hydrure de lithium. Et la fusion a été obtenue immédiatement. Sans cela cette décision n'aurait pas été prise. Le gouvernement américain a déjà suffisamment à faire avec la fragilité de son dollar et le coût de ses guerres pour ne pas endosser une telle charge "simplement pour que l'arsenal nucléaire national soit plus safe". Qui croira une pareille fable ?
Je sentais que quelque chose se préparait, mais je ne pensais pas que cela irait aussi vite. On se croirait dans une mauvaise fiction de SF.
Voici ce qu'on trouve dans Wikipedia à propos du lithium.
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Si une production d'électricité se fonde un jour sur le lithium, aucun pays du monde ne pourra faire figure de "pays producteur de cette matière premire" !
Voilà ce qu'on trouve pour le bore :
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Signalé par un lecteur, un bon article, récent, dans Wikipedia
http://fr.wikipedia.org/wiki/Z_machine
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Des machines pour nous sauver ou nous détruire
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