Helium | Dr. Goulu

Trous noirs, helium, langues etc.

Thu, 27 Sep 2012 00:00:00 +0000

Si vous n’êtes pas abonné, le numéro de d’octobre vaut une visite chez votre marchand de journaux.

Deux articles ont particulièrement retenu mon attention parce qu’ils traitent de sujets déjà abordés ici :

dans “ ”, Caleb Scharf confirme que les trous noirs supermassifs sont des “ ” (en 2008, j’avais ajouté un ?) effectuant un “ ”. Il s’avère qu’en éjectant de la matière très loin, ils régulent la formation des étoiles dans leur galaxie. D’après l’auteur, si notre système solaire est si agréable à vivre, c’est entre autres car le ne produit ni trop, ni pas assez d’étoiles.
dans “ ”, Christian Giannese répond à “ ” par “plus beaucoup”. En particulier l’He 3 devient rarissime et très cher.

Sinon, j’ai enfin compris pourquoi les espagnols parlent plus vite que les allemands. Les auteurs de “ ”, comparent le débit syllabique et la transmise par chaque syllabe en plusieurs langues. Ils arrivent à la conclusion peu surprenante que toutes les langues permettent le même débit d’information mais par des compromis différents entre ces deux composantes.

Là je suis plongé pour la deuxième fois dans “ ”, qui présente une version moderne du fameux “ ”. La première lecture n’a pas déclenché de “haha” de compréhension immédiate, mais l’idée de calculer des probabilités avec des graphes est assez excitante pour m’y replonger.

Voilà largement de quoi rentabiliser l’achat de ce numéro, sans compter ceux qu’il me reste à lire comme celui de Jean-Paul Delahaye sur et celui de mes (qui ne bloguent plus beaucoup hélas…) sur les torches à plasma.

En prime vous trouverez dans le numéro des lunettes 3D pour regarder certaines illustrations en “relief” , mais là je n’ai pas été emballé. Franchement : des , en 2012… Et noir/blanc en plus …

Tiède fusion

Sat, 11 Jun 2011 00:00:00 +0000

Après avoir mis au point la soviétique, le futur Prix Nobel de la Paix inventa le dans les années 1950 dans l’espoir de dompter la . Ca fait bientôt 60 ans qu’on essaie de faire marcher ce truc. Dans le meilleur des cas, produira 500 MW de temps en temps dès 2020, après avoir coûté très cher. A moins que ce ne soit ou un descendant de la , d’autres projets colossaux. Ensuite il faudra encore quelques décennies pour industrialiser tout ça…

C’est beau une Z-machine, la nuit.

Mais dans tous les cas, comme , la réaction de fusion exploitée dans ces réacteurs est bien différente de . D’abord, elle produit des qui transformeront peu à peu la machine en déchets radioactifs. Ensuite, on n’obtient pas le tritium “simplement” en l’extrayant de l’eau. C’est …

La fusion D+T n’étant pas pour demain ni idéale, on pense déjà aux réactions de d’après-demain. Certaines réactions éjectent des protons qui pourraient théoriquement sans passer par la case thermique. D’autres, celles qui me font le plus rêver nécessitent de l’ , inexistant sur Terre ou l’ , mais présent sur la Lune ( ) et 10'000 fois plus abondant dans l’atmosphère d’Uranus, composée à 15% d’Helium. L’He3 est même , alors…

Ballons d’extraction de l’He3 dans l’atmosphère d’Uranus. Credit: Adrian Mann.

En revenant sur Terre, la réaction aneutronique la plus “simple” à réaliser et donc la plus étudiée consiste à bombarder du Bore-11 avec des protons, ce qui produit 3 Helium-4. La réaction se produit à une “température” encore 10x plus élevée que pour la réaction D+T, mais elle a été obtenue en 2005 avec un laser picoseconde. “pico” c’est 10 -12, et ça donne la durée de l’impulsion laser, longue de moins d’un millimètre… Le temps que le plasma chauffe, la réaction est donc plus courte que ça, et ensuite il faut probablement quelques heures avant de recommencer.

Donc la fusion aneutronique industrielle n’est probablement pas pour ce siècle. A moins que…

A moins que le marche vraiment.

Ces deux italiens de l’Université de Bologne ont effectué plusieurs d’un bidule nettement moins photogénique qu’une Z-machine, mais qui produit apparemment 10 kW de chaleur pour une consommation électrique de 600 W, en fusionnant de l’Hydrogène avec du Nickel, produisant ainsi du Cuivre !

Oui, mesdames et messieurs, la est de retour, ou plutôt la fusion tiède car le système est tout de même sous pression et plus chaud que la fumeuse expérience de Fleischmann et Pons de 1989. En théorie, ça ne peut pas marcher. Mais en pratique il y a eu des observations de transmutations sur des électrodes de nickel avant le papier de Rossi et Focardi , Rossi a déposé un brevet en 2008 pour commercialiser son système dès la fin de cette année 2011, et une partie de la communauté scientifique qui ne craint pas de se re-brûler les ailes analyse les explications possibles du phénomène, et en trouve .

Si le catalyseur d’énergie de Rossi et Focardi marche vraiment, ce serait un tsunami dans le domaine de la physique nucléaire, dans ses frontières avec la chimie, dans la production d’énergie et dans le paysage de Cadarache. Et Rossi et Focardi pourraient embaucher le roi d’Arabie Saoudite pour cirer leur pompes. A quelque part, ça serait trop beau. Ca ne se peut pas. Impossible.

Ma! Impossibile non è italiano, no ? Allora, vediamo …

Références

V. S. Belyaev, A. P. Matafonov, and V. I. Vinogradov, “ ”, 2005, Physical Review, E 72, 026406
Miley, G.H. and J.A. Patterson, “ ”. J. New Energy, 1996. 1(3): p. 5.
S. Focardi, A. Rossi “ ”, 2010, Journal of Nuclear Physics
Rossi Andrea, “ ” brevet WO/2009/125444
Christos Stremmenos, “ ”, 2011 Nuclear experiments blog

Combien d'Helium ?

Sun, 04 Jul 2010 00:00:00 +0000

décharge dans un tube d’hélium. crédit Pslawinski, Wikipedia

L’hélium est le 2ème élément le plus abondant dans l’Univers. 7% de tous les atomes sont de l’He4 essentiellement produit pendant la . Ils représentent 25% de la masse totale de la matière puisqu’ils sont plus 4x plus lourds que l’Hydrogène, qui constitue 92% des atomes. La même proportion se retrouve dans le Soleil, qui n’a produit qu’environ 1% d’Helium de plus en 4.6 milliards d’années de . C’est d’ailleurs dans le spectre du Soleil que l’hélium a été détecté en 1868 seulement , d’où son nom.

Car sur Terre le gaz qui gonfle les ballons de baudruche de vos enfants et les fait rigoler lorsque vous en inhalez pour est beaucoup plus rare. Il ne compose que 5.2 de l’atmosphère, et surtout à très haute altitude puisqu’il est plus léger que l’air. Dans la croute terrestre, ce n’est que le 72ème élément par ordre d’abondance : elle n’en contient que 0.008 ppm, trois fois moins que d’or par exemple.

Je pensais naïvement qu’on obtenait l’hélium par , et ça a effectivement été fait en 1898, mais Harry m’a raconté la vraie et intéressante histoire de la production industrielle de l’hélium.

Denver, USA, 1903. Des prospecteurs étatsuniens cherchent du gaz naturel et en trouvent, mais avec un léger défaut : il ne brule pas. Après analyse, on découvre que ce gisement contient beaucoup d’azote qui empêchait les 15% de méthane de s’enflammer, et 1.84% d’hélium que l’on peut extraire par liquéfaction du gaz. En quelques années, les USA produisent ainsi 5'700 m³ d’hélium, alors qu’il n’y en avait que 100 l en stock dans les labos du reste de la planète. A l’époque des dirigeables, l’hélium est un produit stratégique et les USA créent en 1925 la chargée de le stocker pour les besoins civils et militaires du pays.

Dès 1930 l’entreprise conçoit ses fameux dirigeables pour être gonflés à l’hélium, mais n’en obtient pas des USA et doit se résoudre à utiliser de l’hydrogène. Sans le nazisme, le aurait été ininflammable et les dirigeables n’auraient peut-être jamais disparu du ciel au profit des avions…

Encore qu’il ne soit pas sur que nous eussions* suffisamment d’hélium pour autant de dirigeables, et encore moins pour les nombreuses expériences de physique nécessitant de l’hélium liquide à l’avenir. Les gisements de gaz riches en hélium s’épuisent les uns après les autres, en commençant par ceux des USA. On extrait aujourd’hui l’hélium de gisements de gaz en contenant moins de 1%, ce qui le renchérit nettement. Mais surtout, on en extrait beaucoup plus que la Terre n’en produit.

Car l’hélium terrestre est produit en continu par la désintégration naturelle de l’uranium sous nos pieds ( il y en a 0.91 ppm dans la croûte terrestre, 300x plus que d’or …). Le réacteur nucléaire sur lequel nous vivons produit ainsi environ 3000 tonnes d’hélium, soit 17 millions de m³ de gaz environ par an, dont une très large part ne se retrouve pas piégée dans le gaz naturel mais s’échappe discrètement de toute la surface du globe vers la haute atmosphère, où elle se perd dans l’espace. Or l’industrie gazière fournit plus de 200 millions de m³ d’hélium chaque année.

L’hélium est donc une ressource renouvelable, mais nettement surexploitée. L’économie de l’hélium est tout un sous-produit de l’industrie gazière. Quand il n’y aura plus de gaz naturel (dans 60 ans à un siècle), les deux gaz les plus abondants de l’univers deviendront beaucoup plus rares et chers sur Terre.

Note *: et de imparfaits du subjonctif ;-)

Sources:

sur la Wikipédia
sur imaginascience
, communiqué Air Liquide du 6 mai 2010