![\"\"](\"https:\/\/planeta21vek.ru\/wp-content\/uploads\/2024\/03\/deiteriy1703241.jpg\")
<\/p>\nDans les disques protoplan\u00e9taires, l’eau est pratiquement omnipr\u00e9sente. Des \u00e9tudes r\u00e9centes sur la teneur en eau des premiers syst\u00e8mes plan\u00e9taires comme le n\u00f4tre montrent que l’eau est une mol\u00e9cule abondante et omnipr\u00e9sente, synth\u00e9tis\u00e9e \u00e0 l’origine \u00e0 la surface de minuscules grains de poussi\u00e8re interstellaire par hydrog\u00e9nation d’oxyg\u00e8ne gel\u00e9, rapporte la revue Elements. Dans le nuage mol\u00e9culaire d\u2019o\u00f9 \u00e9mergera un nouveau syst\u00e8me plan\u00e9taire, l\u2019oxyg\u00e8ne s\u2019attache et se fige sur les grains de poussi\u00e8re qu\u2019il rencontre. Une fois qu\u2019une mol\u00e9cule d\u2019hydrog\u00e8ne croise cet oxyg\u00e8ne gel\u00e9, de la glace d\u2019eau se forme.<\/p>\n
<\/p>\n
La r\u00e9action peut produire deux types d\u2019eau: l\u2019eau ordinaire, compos\u00e9e d\u2019oxyg\u00e8ne et d\u2019hydrog\u00e8ne, ou l\u2019eau lourde, compos\u00e9e d\u2019oxyg\u00e8ne et de deut\u00e9rium \u2013 un isotope de l\u2019hydrog\u00e8ne avec un proton et un neutron dans le noyau. La formation de glace d’eau autour des grains de poussi\u00e8re est la premi\u00e8re \u00e9tape d’un processus que les chercheurs appellent la \u00abphase froide\u00bb. Au fil du temps, la mati\u00e8re s’accumule au centre de la n\u00e9buleuse et la force gravitationnelle commence \u00e0 agir. \u00c0 mesure que les temp\u00e9ratures augmentent autour du centre \u2013 une zone que les experts appellent un corino chaud \u2013 la glace se transforme en vapeur d’eau. L’eau devient la mol\u00e9cule la plus abondante dans cette zone.<\/p>\n
\u00ab\u00a0Une corina chaude typique contient environ 10 000 fois plus d’eau que les oc\u00e9ans de la Terre\u00a0\u00bb, \u00e9crivent les deux auteurs, Cecilia Ceccarelli, astronome italienne \u00e0 l’Institut des sciences plan\u00e9taires et d’astrophysique de Grenoble, en France, et Fujun Du, astronome \u00e0 la Montagne Pourpre. Observatoire, \u00e0 Nanjing, Chine. Cette \u00e9tape de sublimation de la glace en vapeur est la deuxi\u00e8me phase du processus, que les chercheurs appellent la \u00abphase protostar\u00bb.<\/p>\n
<\/p>\n
Cette proto\u00e9toile n\u2019a pas encore commenc\u00e9 sa r\u00e9action de fusion, mais elle commence \u00e0 tourner; le gaz et la poussi\u00e8re qui l’entourent forment ce qu’on appelle le disque protoplan\u00e9taire, \u00e0 partir duquel proviendront divers objets de ce nouveau syst\u00e8me. La jeune \u00e9toile continue de gagner de la masse mais produit peu de chaleur; le disque protoplan\u00e9taire est encore froid.<\/p>\n
Commence alors la troisi\u00e8me phase du processus: la vapeur d\u2019eau form\u00e9e lors de la deuxi\u00e8me phase se recondense dans les parties les plus froides du disque protoplan\u00e9taire; Les grains de poussi\u00e8re sont \u00e0 nouveau recouverts de manteaux de glace. A partir de ces grains de poussi\u00e8re, entour\u00e9s d’eau gel\u00e9e, se forme progressivement un syst\u00e8me plan\u00e9taire: apparaissent des plan\u00e8tes, des com\u00e8tes et des ast\u00e9ro\u00efdes qui gravitent autour de leur \u00e9toile. C’est ainsi que la Terre est n\u00e9e.<\/p>\n
Par cons\u00e9quent, la synth\u00e8se de l\u2019eau se produit \u00e0 deux moments dans le temps, dans des conditions diff\u00e9rentes: la premi\u00e8re fois, lorsque le syst\u00e8me est encore un nuage froid, la deuxi\u00e8me fois, lorsqu\u2019un disque protoplan\u00e9taire est en formation. Dans notre syst\u00e8me solaire, l’\u00e2ge de l’eau form\u00e9e \u00e0 la suite de la premi\u00e8re synth\u00e8se est de 4,5 milliards d’ann\u00e9es. Afin de d\u00e9terminer l\u2019\u00e2ge de l\u2019eau sur Terre, il est n\u00e9cessaire de d\u00e9terminer quelle quantit\u00e9 de cette eau s\u2019est retrouv\u00e9e sur Terre.<\/p>\n
Les chercheurs notent que le rapport des isotopes de l\u2019hydrog\u00e8ne est essentiel pour comprendre l\u2019origine de l\u2019eau dans les corps plan\u00e9taires. Durant la phase froide, la temp\u00e9rature est extr\u00eamement basse, entra\u00eenant un ph\u00e9nom\u00e8ne appel\u00e9 superdeut\u00e9ration. Dans ces conditions, davantage de deut\u00e9rium p\u00e9n\u00e8tre dans la glace d\u2019eau.<\/p>\n
![\"\"](\"https:\/\/planeta21vek.ru\/wp-content\/uploads\/2024\/03\/deiteriy1703243.jpg\")
<\/p>\n
Au moment de la naissance de l’Univers, quelques secondes apr\u00e8s le Big Bang, la quantit\u00e9 de deut\u00e9rium \u00e9tait tr\u00e8s faible: un seul atome de deut\u00e9rium pour 100 000 atomes d’hydrog\u00e8ne standard (ou protium). Mais dans la corina chaude, \u00e0 cause de la surdeut\u00e9ration qui la pr\u00e9c\u00e8de, l’abondance ne suit pas ce sch\u00e9ma. \u00ab\u00a0Dans les korynes chaudes, le rapport HDO\/H2O n’est que l\u00e9g\u00e8rement inf\u00e9rieur \u00e0 1:100. [L’abondance de l’eau doublement deut\u00e9r\u00e9e, D2O, est 1\/1000 de celle de H2O, soit environ 107 fois sup\u00e9rieure \u00e0 ce qui serait pr\u00e9dit \u00e0 partir de l’\u00e9l\u00e9ment D. rapport d\u2019abondance \/H]\u00bb, d\u00e9clarent les auteurs de l\u2019\u00e9tude.<\/p>\n
Les chercheurs ont montr\u00e9 que l\u2019abondance d\u2019eau lourde est une caract\u00e9ristique de la premi\u00e8re synth\u00e8se. Pour savoir quelle quantit\u00e9 de cette eau a atteint la Terre, ils ont compar\u00e9 les valeurs du rapport eau lourde\/eau normale, HDO\/H2O, sur Terre avec les valeurs des points chauds de Corino dans d’autres syst\u00e8mes \u00e9mergents. Des \u00e9tudes ant\u00e9rieures ont montr\u00e9 que ce rapport est environ dix fois sup\u00e9rieur au rapport \u00e9l\u00e9mentaire D\/H de l’Univers et donc \u00e0 la naissance du Syst\u00e8me solaire.<\/p>\n
Les chercheurs estiment qu’entre 1 % et 50 % de l’eau de la Terre provient de la premi\u00e8re phase de la naissance du syst\u00e8me solaire; une grande partie de notre eau a donc 4,5 milliards d’ann\u00e9es. Cette eau est \u00abprobablement h\u00e9rit\u00e9e\u00bb des plan\u00e9t\u00e9simaux et non des com\u00e8tes.<\/p>\n
Le deut\u00e9rium est un isotope lourd de l’hydrog\u00e8ne. Il y a une quantit\u00e9 n\u00e9gligeable de deut\u00e9rium dans l\u2019eau potable \u2013 environ 150 atomes pour 1 million d\u2019atomes d\u2019hydrog\u00e8ne. L’eau de deut\u00e9rium, \u00e9galement connue sous le nom d’eau lourde, est utilis\u00e9e dans l’industrie nucl\u00e9aire comme mod\u00e9rateur de neutrons rapides et comme liquide de refroidissement. Le deut\u00e9rium est isol\u00e9 de plusieurs mani\u00e8res: par \u00e9lectrolyse, rectification de l’hydrog\u00e8ne liquide ou de compos\u00e9s contenant de l’hydrog\u00e8ne. Des usines enti\u00e8res sont impliqu\u00e9es dans la production d’eau lourde qui, pour obtenir une forte concentration de deut\u00e9rium, \u00e9vapore des centaines de tonnes d’eau dans certaines conditions. Pour obtenir de l\u2019eau lourde toxique, le deut\u00e9rium doit \u00eatre concentr\u00e9 plusieurs milliers de fois.<\/p>\n
Le Japon a re\u00e7u le \u00ab premier plasma \u00bb du plus grand r\u00e9acteur thermonucl\u00e9aire du monde, JT-60SA, ces exp\u00e9riences au JT-60SA permettront de mieux pr\u00e9parer le lancement du r\u00e9acteur en France. Aux \u00e9tapes suivantes, les trajectoires de ces r\u00e9acteurs divergeront. Le r\u00e9acteur japonais ne peut fonctionner qu’avec du combustible au deut\u00e9rium, tandis que le r\u00e9acteur ITER pourra \u00e0 terme passer \u00e0 un combustible au deut\u00e9rium-tritium plus efficace. Cependant, les exp\u00e9riences sur le JT-60SA permettront aux Japonais de d\u00e9velopper leur propre centrale \u00e0 fusion, le Projet DEMO, qu’ils ont l’intention de construire d’ici 2050. Entre-temps, l\u2019industrie est domin\u00e9e par les Chinois, dont les r\u00e9acteurs thermonucl\u00e9aires exp\u00e9rimentaux chauffent le plasma \u00e0 des temp\u00e9ratures sup\u00e9rieures \u00e0 100 millions de \u00b0C pendant des centaines de secondes.<\/p>\n
![\"\"](\"https:\/\/planeta21vek.ru\/wp-content\/uploads\/2024\/03\/deiteriy1703244.jpg\")
<\/p>\n
Dans de nombreux pays du monde, des recherches et des exp\u00e9rimentations sont aujourd’hui men\u00e9es pour mettre la fusion thermonucl\u00e9aire au service de l’\u00e9nergie et d\u00e9velopper un mod\u00e8le de r\u00e9acteur thermonucl\u00e9aire industriel. Malheureusement, ces projets se heurtent \u00e0 de nombreux probl\u00e8mes techniques et scientifiques. L’un d’eux est l’absorption de l’hydrog\u00e8ne par la paroi interne du r\u00e9acteur. Pour la premi\u00e8re fois au monde, l’Universit\u00e9 nationale de recherche MEPhI a d\u00e9velopp\u00e9 un mod\u00e8le math\u00e9matique con\u00e7u pour aider \u00e0 r\u00e9soudre ce probl\u00e8me.<\/p>\n
Le c\u0153ur d’un r\u00e9acteur thermonucl\u00e9aire est une chambre dans laquelle br\u00fble du plasma chaud: se produit le processus de synth\u00e8se d’atomes d’h\u00e9lium \u00e0 partir d’atomes d’hydrog\u00e8ne. Les champs magn\u00e9tiques emp\u00eachent le plasma br\u00fblant d’entrer en contact avec la surface de la chambre, mais, malheureusement, il est impossible d’\u00e9liminer compl\u00e8tement l’interaction du plasma et des parois du r\u00e9acteur.<\/p>\n
De minuscules \u00abjets\u00bb de plasma chaud peuvent frapper la paroi, \u00e9liminant de petits fragments et particules \u2013 parfois litt\u00e9ralement des atomes uniques. Ces particules qui se d\u00e9tachent de la paroi volent d’abord autour de la chambre du r\u00e9acteur pendant un certain temps, puis se d\u00e9posent sur la paroi. Le probl\u00e8me, cependant, n’est m\u00eame pas cela, mais que les particules se d\u00e9tachent de la surface, se d\u00e9posent, entra\u00eenent avec elles des atomes du gaz de travail du plasma – et ce sont divers isotopes de l’hydrog\u00e8ne.<\/p>\n
Ce processus est appel\u00e9 co-d\u00e9p\u00f4t, c’est-\u00e0-dire le d\u00e9p\u00f4t conjoint de particules de tungst\u00e8ne et d’hydrog\u00e8ne sur la surface. En cons\u00e9quence, un film satur\u00e9 d\u2019hydrog\u00e8ne se d\u00e9veloppe \u00e0 la surface de la chambre de l\u2019installation thermonucl\u00e9aire. C’est ce m\u00e9canisme qui est responsable de l’essentiel de l’accumulation d’hydrog\u00e8ne dans la chambre.<\/p>\n
![\"\"](\"https:\/\/planeta21vek.ru\/wp-content\/uploads\/2024\/03\/deiteriy1703242.jpg\")
<\/p>\n
C’est mauvais pour trois raisons. Premi\u00e8rement, le gaz de travail dans un r\u00e9acteur thermonucl\u00e9aire contient un isotope radioactif de l’hydrog\u00e8ne – le tritium. Son accumulation dans la paroi du r\u00e9acteur peut cr\u00e9er des risques pour la radioprotection. Deuxi\u00e8mement, le tritium est une mati\u00e8re premi\u00e8re tr\u00e8s co\u00fbteuse, et s’il est perdu au cours du processus de travail, cela affecte n\u00e9gativement la rentabilit\u00e9 du r\u00e9acteur \u00e0 fusion.<\/p>\n
Troisi\u00e8mement, au moment des d\u00e9charges de plasma, la surface se r\u00e9chauffera et l’hydrog\u00e8ne absorb\u00e9 sera lib\u00e9r\u00e9 – et cela affectera d\u00e9j\u00e0 la r\u00e9action thermonucl\u00e9aire elle-m\u00eame. Tout hydrog\u00e8ne qui sera lib\u00e9r\u00e9 de la paroi du r\u00e9acteur sera froid par rapport au plasma. L’\u00e9nergie du plasma dans le r\u00e9acteur, mesur\u00e9e en volts \u00e9lectriques, sera environ 100 000 fois sup\u00e9rieure \u00e0 l’\u00e9nergie de l’hydrog\u00e8ne lib\u00e9r\u00e9 par la paroi. Et l’hydrog\u00e8ne froid peut affecter n\u00e9gativement la combustion du plasma.<\/p>\n
Le probl\u00e8me le plus important qui est r\u00e9solu aujourd’hui dans le cadre du projet international de r\u00e9acteur thermonucl\u00e9aire ITER est de pr\u00e9dire l’accumulation d’hydrog\u00e8ne dans les parois du r\u00e9acteur – et cela, \u00e0 son tour, est n\u00e9cessaire, par exemple, pour savoir comment il sera souvent n\u00e9cessaire de \u00abd\u00e9sinfecter\u00bb les murs de l’hydrog\u00e8ne accumul\u00e9. Stepan Krat, chercheur principal au D\u00e9partement de physique des plasmas de l’Universit\u00e9 nationale de recherche nucl\u00e9aire \u00ab\u00a0MEPhI\u00a0\u00bb, est devenu l’auteur du premier mod\u00e8le math\u00e9matique au monde du processus d’accumulation d’hydrog\u00e8ne \u00e0 la surface d’un r\u00e9acteur thermonucl\u00e9aire.<\/p>\n
![\"\"](\"https:\/\/planeta21vek.ru\/wp-content\/uploads\/2024\/03\/deiteriy170324.jpg\")
<\/p>\n
L\u2019un des points importants de la th\u00e9orie propos\u00e9e est qu\u2019elle examine le comportement des diff\u00e9rents isotopes de l\u2019hydrog\u00e8ne au cours de ce processus. Les r\u00e9acteurs \u00e0 fusion de puissance propos\u00e9s (dont ITER) utiliseront un m\u00e9lange de deux isotopes de l’hydrog\u00e8ne: le deut\u00e9rium et le tritium. La densit\u00e9 sp\u00e9cifique de ces deux gaz est diff\u00e9rente (le tritium est plus lourd). Stepan Krat et ses coll\u00e8gues ont \u00e9t\u00e9 les premiers \u00e0 \u00e9mettre l’hypoth\u00e8se que les param\u00e8tres des processus de copr\u00e9cipitation du deut\u00e9rium et du tritium diff\u00e9reraient les uns des autres et que la situation d’un m\u00e9lange de ces deux gaz ob\u00e9irait au troisi\u00e8me ensemble de param\u00e8tres.<\/p>\n
Le mod\u00e8le th\u00e9orique propos\u00e9 d\u00e9crit le cas d’un m\u00e9lange de deux ou plusieurs isotopes de l’hydrog\u00e8ne et montre que les m\u00e9canismes de leur absorption par les parois du r\u00e9acteur ob\u00e9issent \u00e0 des sch\u00e9mas non lin\u00e9aires complexes, d\u00e9pendant de nombreux facteurs. Les r\u00e9sultats de la simulation ont \u00e9t\u00e9 publi\u00e9s dans le Journal of Nuclear Materials (lien externe). Outre Stepan Krat, les co-auteurs de la publication \u00e9taient des employ\u00e9s de l’Universit\u00e9 nationale de recherche nucl\u00e9aire MEPhI Yuri Gasparyan et Alexander Prishvitsyn. Apr\u00e8s sa publication, l\u2019hypoth\u00e8se de Stepan Krat a \u00e9t\u00e9 test\u00e9e exp\u00e9rimentalement \u00e0 l\u2019Universit\u00e9 nationale de recherche nucl\u00e9aire (MEPhI) sur un m\u00e9lange de deux isotopes non radioactifs de l\u2019hydrog\u00e8ne: le deut\u00e9rium et le protium.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Dans les disques protoplan\u00e9taires, l’eau est pratiquement omnipr\u00e9sente. Des \u00e9tudes r\u00e9centes sur la teneur en eau des premiers syst\u00e8mes plan\u00e9taires comme le n\u00f4tre montrent que l’eau est une mol\u00e9cule abondante et omnipr\u00e9sente, synth\u00e9tis\u00e9e \u00e0 l’origine \u00e0 la surface de minuscules grains de poussi\u00e8re interstellaire par hydrog\u00e9nation d’oxyg\u00e8ne gel\u00e9, rapporte la revue Elements. Dans le nuage mol\u00e9culaire d\u2019o\u00f9 \u00e9mergera un nouveau syst\u00e8me plan\u00e9taire, l\u2019oxyg\u00e8ne s\u2019attache et se fige sur les grains de poussi\u00e8re qu\u2019il rencontre. Une fois qu\u2019une mol\u00e9cule d\u2019hydrog\u00e8ne croise cet oxyg\u00e8ne gel\u00e9, de la glace d\u2019eau se forme.<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":1402,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[19,40,536,530,537],"tags":[606,615,326,611,609,616,617],"class_list":{"0":"post-1401","1":"post","2":"type-post","3":"status-publish","4":"format-standard","5":"has-post-thumbnail","7":"category-news","8":"category-kosmos","9":"category-dalnii","10":"category-chelovechestvo","11":"category-orbita","12":"tag-arme-nucleaire","13":"tag-deuterium","14":"tag-eau","15":"tag-energie","16":"tag-hydrogene","17":"tag-protium","18":"tag-tritium"},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1401","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=1401"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1401\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":1403,"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1401\/revisions\/1403"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/media\/1402"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=1401"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=1401"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=1401"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}