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 compense au minimum ces pertes. Cette condition impose une limite inférieure au produit densité (n) x temps de confinement de l’énergie, donnée par le critère dit de Lawson :
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 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 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 et de tritium, 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 de 10 keV, le critère de Lawson s’écrit :
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