Critère de Lawson
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Le critère de Lawson s'applique à la fusion nucléaire et permet de connaître la rentabilité de la réaction de fusion.

Pour que la fusion soit énergétiquement rentable, il faut que l’énergie produite par les réactions de fusion (En physique et en métallurgie, la fusion est le passage d'un corps de l'état solide vers l'état liquide. Pour un corps pur, c’est-à-dire pour une substance constituée de molécules toutes identiques, la fusion s'effectue à...) compense au minimum ces pertes. Cette condition impose une limite inférieure au produit densité (n) x temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) de confinement de l’énergie, donnée (Dans les technologies de l'information, une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction, d'un événement, etc.) par le critère dit de Lawson :

n\cdot\Tau_E>g(T)\cdot f(Q)

où :

  • g(T) rend compte de la variation du taux de réaction avec la température ;
  • T est la température ;
  • Q est le rapport entre la puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) fusion produite et la puissance extérieure fournie au plasma ;
  • n est la densité du plasma ;
  • ΤE est le temps de confinement.

Le facteur Q est souvent appelé facteur d’amplification de l’énergie.

Deux valeurs de Q sont caractéristiques :

  • Q = 1 indique que la puissance générée par le plasma ( En physique, le plasma décrit un état de la matière constitué de particules chargées (d'ions et d'électrons). Le plasma quark-gluon est un plasma...) est égale à la puissance qu’on lui couple de l’extérieur. Cet état est appelé "break-even" et est approché dans les machines expérimentales les plus performantes.
  • Q = infini indique que la puissance extérieure apportée au plasma est nulle. Le plasma s’autoentretient : on dit qu’il est en ignition.

Pour un plasma de deutérium (Le deutérium (symbole 2H ou D) est un isotope naturel de l'hydrogène. Il possède 1 proton et 1 neutron. Son nombre de masse est 2.) et de tritium (Le tritium (T ou 3H) est - comme le deutérium - l'un des isotopes de l'hydrogène. Il possède 1 proton et 2 neutrons. Il a été mis en évidence en 1934, par Ernest Rutherford, dans la...), la fonction f(Q) vaut environ 1 pour Q=1 et tend rapidement vers 5 pour les valeurs élevées de Q. Dans ces conditions et pour une température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid...) de 10 keV, le critère de Lawson (Le critère de Lawson s'applique à la fusion nucléaire et permet de connaître la rentabilité de la réaction de fusion.) s’écrit :

n\cdot\Tau_E\ge 10^{20} m^{-3}.s

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