Brevet FR2067341A1 — publié le 19710820

les: sources de chaleur isotope radio-actif comprennent en général un radioisotope faisant fonction de source de chaleur, une gaine ou cartouche, un écran de protection contre le rayonnement, un dispositif d'isolation thermique, une ossature de soutien et un 5 système ou un mécanisme de transfert de la chaleur. Le moyen habituel pour extraire de la chaleur à partir du radioisotope consiste à absorber la plus grande part possible de l'énergie de désintégration à l'intérieur même de la cartouche d'isotope radioactif constituant la source de chaleur, cette énergie de désintégration étant convertie 10 en chaleur, ce qui produit une élévation de la température de la sour ce. Normalement, cette chaleur est alors transférée par un circuit de transfert de chaleur jusqu'à un dispositif d'utilisation, par exemple un générateur thermoélectrique, un bouilleur, ou un échangeur de chaleur d'un type quelconque. Chacun des éléments énumérés ci— 15 dessus a une action particulière bien spécifique, 1'intéraction étant faible entre les divers éléments. lorsque l'on utilise des isotopes radioactifs qui émettent un rayonnement beta ou gamma, comme le cobalt 60, l'énergie de désintégration est si pénétrante qu'une quantité appréciable d'énergie 20 photonique ou d'énergie gamma s'échappe de la source et est absorbée par l'écran de protection. C'est la raison pour laquelle les techniciens ont été amenés à utiliser des matériaux comme le cobalt 60, en général pour des sources thermiques de dimension importante où 1'autoabsorption est élevée et où il n'y a qu'une quantité relative-25 ment faible d'énergie qui s'échappe de la source pour être absorbée dans l'écran ou pour s'échapper totalement. Un autre problème, dans la réalisation de sources de chaleur à base de radioisotopes réside dans le fait qu'il faut limiter la température de la source de chaleur afin de ne pas risquer d'endommager la gaine, cela pour des 30 raisons évidentes de sécurité. la présente invention vise un procédé permettant d'obtenir des fluides de travail à haute température à partir de sources de chaleur à température limitée, ainsi qu'un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. 35 L'invention vise encore un dispositif et un procédé selon le paragraphe précédent qui permet de réduire la température de la source dans le cas où il s'agit d'une source à rayonnement pénétrant. L'invention vise encore un procédé et un dispositif selon 70 41157 2 2067341 le paragraphe précédent grâce auxquels il est possible d'obtenir en toute sécurité des températures plus élevées du fluide de travail, cela tout en permettant l'utilisation, dans des conditions économiques favorables, de sources de chaleur de dimension réduite ayant un 5 rayonnement à haute énergie. l'invention a encore pour objet de permettre le chauffage à haute température de divers fluides de travail qui, à ces températures élevées,, sont susceptibles de réagir chimiquement de façon néfaste avec les' matériaux constituant la gaine du radioisotope, 10 l'invention garantissant que la sécurité de la gaine n'est pas mise en danger. Selon l'invention, il est possible d'obtenir des fluides de travail à des températures qui sont très supérieures à la température de la source de chaleur, la différence pouvant souvent attein-15 dre plusieurs centaines de degrés. Une grande partie de l'écran de protection contre le rayonnement fait office de source supplémentaire de chaleur de façon à réchauffer le fluide de travail, tout en utilisant simultanément le fluide froid, entrant, de travail, pour refroidir la source d'énergie qui émet un rayonnement pénétrant. 20 Selon l'invention, un système pour l'obtention d'un fluide chauffé de travail qui est destiné à être utilisé comme une source •&'énergie comprend une source d'énergie à rayonnement pénétrant. Un dispositif d'absorption du rayonnement est installé en liaison fonctionnelle avec la source d'énergie et il est conçu de telle sorte 25 que sa température soit supérieure à la température de la source d'énergie. Des moyens sont prévus pour empêcher le reflux de la chaleur depuis le dispositif d'absorption du rayonnement vers la source d'énergie et d'autres moyens définissent des passages d'écoulement pour le fluide de travail ou pour un fluide distinct de refroidisse-30 ment, grâce à quoi ledit fluide peut circuler autour de la source d'énergie, le fluide de travail traverse alors le dispositif absorbant et l'on obtient ainsi un certain débit prédéterminé de chaleur. Selon l'invention, la température d'un fluide de travail est élevée pour lui permettre d'effectuer un travail utile, cette 35 élévation de température étant obtenue en faisant circuler un fluide de transfert de. chaleur tout d'abord autour d'une source d'énergie à rayonnement pénétrant puis en faisant circuler ce même fluide de transfert de chaleur, ou un autre fluide, au travers d'un dispositif 70 41157 3 2067341 d'absorption qui absorbe le rayonnement pénétrant. Comme le dispositif d'absorption du rayonnement pénétrant se trouve porté à une température qui est supérieure à la tempéra-cure de la source, les fluides de travail ou de transfert de chaleur qui circulent de la sorte 5 sont exposés à des températures qui sont supérieures à celles de la source de chaleur. On empêche tout retour appréciable de la chaleur à destination de la source d'énergie et l'on obtient un certain débit de fluide chaud. Dans un mode préféré de réalisation de l'invention, la sour-10 ce d'énergie est constituée par une source d'énergie thermique à base d'isotopes radio-actifs émettant un rayonnement pénétrant et le fluide de transfert de chaleur refroidit la source tout en se réchauffant lui-même simultanément, ce fluide étant encore réchauffé additionnel-lement en passant au travers d'un dispositif d'absorption du rayonne-15 ment qui est réalisé de préférence sous la forme d'un lit de matière granuleuse entassée. L'utilisation d'un tel lit de matière granuleuse, lequel est constitué par des particules absorbantes de taille déterminée et fait simultanément office d'écran contre le rayonnement et de dispositif d'absorption de la chaleur, constitue un facteur im-20 portant en vue de l'obtention d'un fluide de travail ayant une température uniforme et assurant un débit thermique bien déterminé. L'invention vise également l'utilisation de sources d'énergie à rayonnement pénétrant autres que des sources à radioisotopes, par exemple des sources de lumière ou de rayonnement électromagnéti-25 que à haute fréquence. Dans de tels cas, le fluide de travail a pour rôle de refroidir la source, comme dans le cas d'une source d'énergie à radioisotopes, et il est également possible d'obtenir un fluide de travail ayant une température qui est supérieure à la température de la source d'énergie. 30 Dans un mode particulier de réalisation de l'invention, lorsque l'on utilise des sources de chaleur à isotopes radioactifs, ces sources sont de préférence enfermées dans des cartouches ou gaines allongées et minces, cela afin de mieux garantir l'intégrité mécanique de la source et par conséquent d'accroître la sécurité. 35 Selon l'invention, il est possible d'obtenir des dispositifs de petite dimension dans lesquels la source d1énergie est à basse température, mais qui fournissent néanmoins un fluide de travail à hauté température. Les fluides de travail peuvent être utilisés en vue 70 41157 4 2067341 d'applications très diverses, par exemple pour la propulsion de véhicules d'exploitation minière sous-marine, pour l'obtention de gaz à très haute température et de composition exactement déterminée, pour l'alimentation de sources de chaleur et d'énergie à grande du-5 rée de vie destinées à être: installées en des endroits peu accessibles, pour des dispositifs d'irradiation à alimentation autonome par fluide de travail à haute température en vue du traitement des produits alimentaires et des matériaux, pour l'alimentation des turbines à gaz du type "Brayton", pour les dispositifs de production d'énergie 1G électrique du type thermoélectrique ou thermoionique, en utilisant tout autre principe de conversion, pour le chauffage des locaux, etc.. l'invention sera décrite'ci-après de façon plus détaillée en se référant aux dessins ci-annexés, lesquels sont fournis à titre purement illustratif et non limitatif et dans lesquels. : 15 - La figure 1 est une vue en coupe verticale d'un mode préféré de réalisation de l'invention. - La f-igure 2 est une vue en coupe transversale qui est pratiquée selon la ligne II-II de la figure 1. - La figure 3 est une vue en coupe verticale d'un autre mode 20 possible de réalisation du dispositif selon l'invention. - La figure 4 est une vue schématique d'un mode possible d'utilisation du dispositif selon la figure 1. - Les figures 5 à 7 illustrent la fabrication d'une source de chaleur à radioisotope selon l'invention, la figure 7 montrant, 25 en coupe longitudinale et en coupe transversale, la source selon la figure 6. - La figure 8 est une vue schématique d'un autre mode possible de réalisation de l'invention. La figure 9 est une vue en perspective d'un autre mode 30 possible de réalisation de l'invention, certaines parties étant enlevées et découpées. On se référera maintenant aux figures et plus particulièrement tout d'abord aux figures 1 et 2. Un dispositif pour l'obtention d'un fluide à haute température visible dans son ensemble en 35 10 comprend un système de canaux d'écoulement, montré dans son ensemble en 11 , une source de rayonnement pénétrant qui est montrée dans son ensemble en 12, un dispositif d'absorption du rayonnement 13, une ossature de soutien et une enveloppe extérieure 14. 70 41157 5 2067341 Dans le mode préféré de réalisation décrit ici, huit sources de chaleur 12 à isotope radioactif sont réparties uniformément autour de l'axe de l'enveloppe cylindrique 14. les sources de chaleur sont de préférence du type à rayon-5 nement beta ou gamma et parmi les radioisotopes de ce type on citera le cobalt 60, le zirconium-niobium 95, le cérium 144, le ruthénium 106, le césium 137 et le strontium 90. Ces matériaux n'absorbent normalement que de faibles pourcentages de leur propre énergie de désintégration lorsqu'ils se présentent sous la forme d'éléments 10 relativement minces, c'est pourquoi leur utilisation est préférée. On pourra toutefois utiliser également des isotopes radioactifs à émission alpha, qui absorbent un pourcentage beaucoup plus important de l'énergie qu'ils émettent, étant donné le libre parcours moyen relativement faible des particules alpha. Tout autre radioisotope 15 pourrait éventuellement être utilisé. Dans le cas où l'on utilise des sources alpha, les sources et les écrans sont de préférence réalisés sous la forme de feuilles très minces avec d'étroits passages intercalaires afin de réduire 1'autoabsorption du rayonnement, donc l'accumulation de chaleur dans les sources. Les sources de chaleur 20 12 se présentent de préférence sous la forme de longues tiges cylindriques. Toutefois, comme on le verra plus loin, les formes et les dimensions des sources peuvent varier très largement. Autour des huit sources de chaleur qui sont utilisées dans le mode préféré de réalisation se trouve un lit absorbant qui est 25 constitué par l'entassement d'un matériau granuleux à haute densité absorbant très fortement les rayonnements à haute énergie. Parmi ces matériaux, le tungstène convient particulièrement bien, et il fait office à la fois d'écran contre le rayonnement et d'absorbeur, grâce à quoi il atteint une température qui est beaucoup plus élevée que 30 la température à laquelle se trouve portée la source de chaleur dans le dispositif 10. Des matériaux comme l'uranium ou comme les matériaux céramiques à haute densité, en eux-mêmes connus pour la constitution d'écrans contre le rayonnement, peuvent également être utilisés pour constituer la couche absorbante entourant les sources isotopiques 35 de chaleur 12. l'absorbeur 13 se présente de préférence sous la forme d'un entassement de sphères calibrées de petite dimension, même si d'autres formes de particules peuvent être envisagées, cela en vue de faire varier le quotient du volume interstitiel libre par le 10 41157 6 2067341 ■volume solide, et ainsi d'agir sur le taux d'échauffement. On pourrait aussi utiliser line masse solide parcourue par des canaux pour l'écoulement du fluide, en vue de constituer l'écran d'absorption du rayonnement. Dans d'autres cas, on pourra aussi utiliser des feuilles, 5 des barreaux ou des éléments d'autres formes encore. Toutefois, on préférera des sphères de petit diamètre, cela afin d'améliorer l'uniformité de la répartition du fluide de travail, d'obtenir une température, plus uniforme du fluide et aussi de mieux régler l'énergie absorbée, ainsi que cela sera décrit plus loin. 10 le système de canaux 11 du mode préféré de réalisation de l'invention 10 comprend une entrée 15 du fluide de travail, une chambre supérieure de distribution 16, une chambre inférieure ou intermédiaire de regroupement 17, un collecteur de sortie 17', et un orifice 18 de sortie du fluide, le fluide de transfert de la chaleur 15 s'écoule selon la direction indiquée par les flèches, à partir de l'entrée 15,' au travers de la chambre de distribution 16, puis autour des sources de chaleur 12, au travers de la chambre intermédiaire 17s puis au travers de la couche absorbante 16, en direction de la chambre collectrice 17' et de la sortie 18. 20 Chaque source de chaleur 12, à base d'isotope radioactif est réalisée de préférence en recourant aux techniques classiques du gainage, par exemple par soudage et/ou scellement du radioisotope, de préférence dans une .gaine 19 en alliage réfractaire spécial, comme les alliages mis au point par la "NASA". Chaque source de cha-25 leur gainée est maintenue à l'intérieur d'un manchon cylindrique de maintien et de transfert de chaleur 20, qui est muni d'ailettes 21 en alliage réfractaire, par exemple eh "Hastealloy", et qui est entouré par un tube 22 d'écoulement du fluide, lui-même entouré par une couche isolante 23, cette dernière étant placée à l'intérieur 30 d'un tube de soutien 24, et l'ensemble constituant une source modulaire de chaleur. la couche isolante 23 empêche, de préférence, le transfert de chaleur, par convection ou conduction tout en permettant le passage de l'énergie rayonnante, et elle peut être constituée en un 35 matériau sandwich à couches multiples, en alliage réfractaire, le vide ayant été fait entre les couches, dans le cas des émetteurs à isotopes radioactifs du type à rayonnement gamma. Elle peut aussi être constituée en quartz dans le cas des émetteurs de rayonnement 70 411S7 2067341 infrarouge. La couche isolante 23 empêche le retour de la chaleur en provenance de l'absorbeur 13 et, de préférence, elle réduit dans un rapport d'au moins 1 à 10 le transfert en retour par conduction à destination de la source de chaleur. Le rôle de la couche isolante 5 est donc d'empêcher que l'accumulation de chaleur dans le lit de matière absorbante 13 affecte défavorablement l'intégrité des sources daéhaleur 12. Le tube externe 24 qui peut être constitué dans le même matériau que la couche 23 assure la stabilité mécanique de la source de chaleur 12, comme le montre la figure 2. Tous les matériaux 10 entrant dans la constitution des sources modulaires de chaleur sont choisis en fonction de leurs propriétés de conductance thermique et de leur résistance mécanique à la température d'utilisation qui est envisagée. Les organes de soutien 25 de l'écran de protection contre 15 le rayonnement sont montés en-dessous de chacune des sources modulaires de façon à déterminer la position desdites sources dans l'enveloppe. Des structures semblables de soutien (non montrées ici) sont installées dans la chambre de distribution 16 au sommet des modules. En outre, un disque perforé 26 contribue encore à soutenir 20 les sources modulaires de chaleur ainsi que le matériau absorbant 13. Dans le mode préféré de réalisation qui est montré ici, une enveloppe interne 27 forme le fond de la chambre intermédiaire 17. Un isolant thermique 28 est disposé entre l'enveloppe interne 27 25 et l'enveloppe externe 14. On peut utiliser des matériaux classiques d'isolation thermique comme la brique réfractaire ou un matériau dénommé "Min-K". En fonctionnement, le fluide de travail froid entre par l'orifice d'entrée 15. Le fluide utilisé est de préférence un fluide 30 inerte de transfert de chaleur comme de l'argon. Toutefois, ce peut être un autre gaz ou un liquide. Parmi les fluides que l'on peut utiliser, on citera l'air, l'hélium, l'eau, le sodium, le potassium, le mercure, le fréon, le fluide connu sous la marque "Dowtherm", et d'autres fluides du même genre. En effet, le choix des matériaux 35 de construction et des revêtements, pour constituer les pièces immobiles qui sont soumises à des contraintes mécaniques faibles comrae cela est le cas dans ce système, permet une grande latitude de choix fondée sur la compatibilité chimique aux températures 70 41157 8 2067341 souhaitées. C'est ainsi que les matériaux céramiques sont très •résistants en atmosphère oxydante et que les métaux réfractaires sont eux-mêmes très résistants en atmosphère réductrice. L'une ou l'autre de ces catégories de matériaux peut être utilisée pour la 5 construction des dispositifs décrits ci-dessus. Le fluide froid qui est entré dans la chambre de distribution 16 emprunte les tubes 22, entre les nervures 21 et s'écoule donc à proximité immédiate de la source de chaleur à base d'isotope radioactif. Ce fluide refroidit par conséquent les sources de chaleur 10 12 et parvient dans la chambre intermédiaire 17 pour remonter, au ' travers du lit absorbànt 13, à destination de la chambre de sortie 17', et enfin s'échapper par l'orifice de sortie 18 à une température - élevée qui convient pour l'utilisation du fluide en tant que fluide de travail. 15 Le quotient de l'énergie absorbée dans le lit de matière granuleuse 13 par l'énergie absorbée dans la source de chaleur 12 dépend de la disposition géométrique réciproque de ce lit absorbant 13 et des sources de chaleur. Des., sources de petites dimensions et de forme allongée, 20 qui sont entourées par le lit absorbant 13 ne conduisent qu'à une faible absorption interne dans chaque source, alors que dans le cas des grandes sources, ou des sources qui sont étroitement serrées les. unes contre les autres, une quantité d'énergie beaucoup plus importante est convertie en chaleur, à l'intérieur même de la source 25 et n'est donc pas absorbée dans le lit absorbant 13* Il est possible de concevoir un système de production de la chaleur selon l'invention, avec des sources élancées et des passages étroits du fluide dans le tube 22, dans lequel une fraction importante (allant de 60 à 90 fo) de l'énergie de désintégration du radioisotope est absorbé dans l'ab-30 sorbeur 13 qui est constituée par un lit de matière granuleuse. Par conséquent, du fluide de travail 3, qui s'écoule à grande vitesse au travers des sources à isotope radioactif, refroidit essentiellement ces dernières et évacue l'énergie thermique qui est dégagée dans celles-ci. Le fluide circule ensuite lentement au travers de la masse. 35 importante qui est constituée par le lit 13 de matière granuleuse entassée et, de ce fait, la température du fluide s'élève encore avant qu'il ne sorte par l'orifice de sortie 18. La température du fluide de travail peut être déterminée,à priori, en choisissant 70 41157 9 2067341 correctement les dimensions, les sources d'énergie, les débits de fluide et les matériaux utilisés. De préférence, le rapport entre la température de sortie du fluide de travail et la température propre de la source de chaleur est supérieur à 1,1/1. le dispositif 5 peut fonctionner à des températures variables pouvant atteindre 3 000°K et au-delà. Tous les isotopes radioactifs à émission beta et gamma ont la propriété d'avoir leur énergie de désintégration qui est absorbée partiellement dans leur propre masse, cela en fonction de la géomé-10 trie et de la masse de la source. C'est plus cette raison qu'un calcul des flux de rayonnement basé sur l'hypothèse de la source ponctuelle ne donne pas des résultats exacts et doit être modifié en fonction des dimensions et de la masse de la source si l'on veut pouvoir prédire avec exactitude l'importance de l'énergie s'échappant 15 d'une source non munie d'écran. Autrement dit, on analyse l'énergie de désintégration ou plutôt l'énergie de particules résultant de la désintégration, à savoir, d'une part, le libre parcours moyen de ces particules dans divers matériaux, et d'autre part, l'épaisseur correspondante à une absorption à 50 % ou à 1 0 fo des différents maté-20 riaux possibles pour constituer le lit absorbant'afin de concevoir de façon correcte une source de chaleur selon l'invention. Des valeurs typiques pour des radioisotopes courant à émission beta et gamma sont en elles-mêmes bien connues des personnes familiarisées avec des techniques en cause et sont reproduites au tableau ci-après. 70 41157 io 2067341 Epaisseur de moitié (en de l'absorbeur cm) Radioisotopes Symbole Eer Plomb Uranium cobalt 60 Co60 2,0 1,0 0,6 zirconium-niobium 95 (Zr-Fb)95 1,4 0,6 0,3 cérium 1 44 Ce 144 2,2 1,5 0,8 ruthénium 1 06 Rul06 2,0 1,5 0,8 césium -1 37 Csl37 1,6 0,8 0,6 strontium 90 Sr90 1,8 1,1 0,6 En examinant le tableau qui précède, on peut voir que si l'épaisseur de la source de chaleur 'est égale à deux fois l'épaisseur de moitié du matériau d'absorption, approximativement la moitié de 20 l'énergie de désintégration sera absorbée dans la source (cela dans l'hypothèse selon laquelle les atomes radioactifs sont uniformément répartis dans la source, ou bien ont tous leur origine au centre de la source). Afin d'obtenir une absorption de l'énergie thermique supérieure à 50 $ dans'l'écran qui est constitué par le lit absorbant 25 de substance granuleuse 13, on peut réaliser un système de source équivalent à moins de deux fois l'épaisseur de moitié de l'absorbeur. les calculs conduisant à ce résultat sont par eux-mêmes bien connus dans la technique de construction des écrans en technologie nucléaire. Par conséquent, on peut concevoir un écran qui entoure la source, 30 ne laisse pas s'échapper plus de un pour cent de l'énergie de celle-ci et capture plus de la moitié de l'énergie de la source pour la convertir en chaleur. la figure 3" est une coupe verticale au travers d'un, dispositif cylindrique 40 qui est grosso-modo semblable au dispositif 10 35 et dans lequel les éléments identiques sont repérés par les mêmes nombres. Dans le dispositif 40, les sources de chaleur 12 sont réalisées avec la structure modulaire qui a déjà été décrite, en se référant à la figure 1, l'ensemble ayant une symétrie de rotation 70 41157 n 2067341 autour d'un axe vertical, les écrans d'extrémité des sources, faisant également office de pièces de soutien 41 et 42,sont maintenus en place par des ailettes radiales 43 qui permettent le passage du fluide. Le bouchon-écran d.'extrémité 41, ainsi que la source de chaleur 12 5 et les autres éléments connexes peuvent être enlevés d'un seul bloc, en vue de leur remplacement, par un orifice circulaire de chargement, fermé normalement par un couvercle circulaire qui est fixé sur l'enveloppe externe 44', au-dessus de chaque source de chaleur 12. Un flasque annulaire de fixation 45 est prévu sur l'enveloppe externe, 10 de telle façon que l'on puisse fixer le dispositif en place. Etant donné que c1 est le fluide de transfert de chaleur le plus froid qui pénètre par l'orifice 15 et traverse la chambre d'extrémité 16 pour se réchauffer dans les canaux 22, jusqu'à la température qui règne dans la chambre intermédiaire 17, et pour finale-15 ment se réchauffer dans le lit absorbant en matière granuleuse 13, jusqu'à la température la plus élevée qui règne dans une chambre supérieure 47, il n'y a pas lieu de prévoir une isolation thermique importante entre la chambre 16 et la chambre 17. En effet, la chaleur qui est perdue en cet endroit n'est p&s perdue définitivement. Tou-20 tefois un transfert en cet endroit se traduit par une baisse de la température du fluide sortant et au contraire par une augmentation de la température du fluide entrant, servant à refroidir les sources à isotope radioactif. La chambre 47 est reliée à la sortie 18 qui, dans ce cas, s'étend selon l'axe du dispositif. 25 Le fond du dispositif 40, qui supporte la contrainte méca nique la plus importante est en contact avec le fluide à température intermédiaire, autrement dit, avec le fluide qui a prélevé de la chaleur aux sources 12, mais pas encore au lit absorbant 13. Le fond du dispositif doit donc être bien isolé à 1'encontre des pertes de 30 chaleur par conduction si l'on veut que le système ait un rendement thermique élevé. Par conséquent, la partie inférieure du dispositif qui se trouve en 48, entre l'enveloppe interne et l'enveloppe externe est de préférence isolée avec un matériau isolant porteur, par • exemple un matériau sandwich, du " MIN-K", ou de la brique de magnésie 35 ou de kaolin. C'est la paroi latérale du dispositif cylindrique 40 qui exige l'isolation la plus poussée, étant donné que le fluide de travail atteint sa température la plus élevée pendant qu'il s'élève au travers du lit absorbant en matière granuleuse 13, en direction 70 41157 \2 2067341 de la chambre de sortie 47. les parois latérales du dispositif selon la figure 3 comprennent une paroi 49 pour contenir la couche granuleuse, qui est en métal, par exemple en acier allié à haute teneur, et qui est entouré par un matériau isolant 50, de qualité supérieure 5 ou superisolant, par exemple un matériau sandwich, une céramique ou du "MIU-K". Cette partie peut aussi être conçue, si on le souhaite, en tant que chambre à vide ou enceinte de "Dewar" afin d'améliorer encore l'efficacité de l'isolation. TJn isolant 51 de grande efficacité, mais non réfractaire, par exemple en fibre de verre, est placé 10 entre la p'remière couche isolante et l'enveloppe protectrice externe afin d'améliorer encore l'isolation de la paroi latérale, l'orifice 18 de sortie du fluide est de préférence isolé selon les techniques habituelles en matière de canalisations pour fluide à haute température ainsi que cela est montré en 52. 15 Dans un mode particulier de réalisation de l'invention, lorsque l'on utilise des tiges de cobalt 60 d'environ 19 mm de diamètre et 38 cm de longueur dans 1'.appareil qui est montré par la figure 3 et qui comprend huit sources de chaleur à isotope radioactif, de l'argon étant utilisé comme fluide de transfert de chaleur, il. 20 est possible de fonctionner en régime permanent avec une température superficielle de la source de chaleur qui ne dépasse pas 850°C, cela tout en obtenant une température du gaz à la sortie qui atteint 2000°C le même dispositif peut fonctionner à une température de 490°C à la surface de la source, tout en fournissant à la sortie du gaz à 900°C. 25 II suffit de très légères modifications de la construction, intéressant presque uniquement les caractéristiques de la couche isolante 23 (figure 1) et le débit massique du fluide, pour faire varier à volonté la température de la source et la température de sortie du fluide entre des limites extrêmement éloignées et pour obtenir des 30 températures de sortie qui atteignent le maximum permis par.le matériau utilisé pour constituer les enveloppes. Dans ce mode particulier de réalisation, on utilise des billes de tungstène d'à peu près 3 mm de diamètre dans la zone en forme de couronne, qui entoure les sources d'énergie, et des billes de nickel ayant un diamètre d'environ 35 3 mm pour garnir l'intérieur du cercle qui est délimité par les sources d'énergie. Le dispositif qui est indiqué dans son ensemble en 90 sur la figure 9, est identique dans son principe aux dispositifs montrés 70 41157 13 2067341 par les figures 1 à 3» même s'il comporte certains aspects complémentaires. Le dispositif 90 est grosso-modo symétrique selon un axe vertical et il comprend huit sources d'énergie de forme allongée, qui sont de préférence identiques, l'une d'elles étant désignée glo-5 balement en 91. Un lit absorbant 13, constitué par des billes de tungstène dont le diamètre est de préférence uniforme, entoure les sources de chaleur et occupent également la zone centrale, de façon à jouer le rôle de dispositif d'absorption du rayonnement tout en permettant l'écoulement du fluide, comme cela a déjà été décrit 10 antérieurement. Les billes de tungstène sont contenues dans une paroi cylindrique ou enveloppe 92 ménageant des passages axiaux 93, qui traversent ladite paroi de part en part en vue de la mise en place des sources de chaleur. la circulation du fluide de travail est assurée, selon le 15 cheminement qui est indiqué par les flèches 94, par un ensemble de canaux comprenant un canal d'entrée 95, des chambres annulaires de répartition et de regroupement 96 et 96', des canaux latéraux 97, une chambre de sortie 98 et un canal de sortie 99. Grâce à un tel système, on évite des pertes de chaleur et l'on parvient à protéger 20 la structure extérieure de soutien à 1'encontre des températures excessives. On peut voir au mieux dans la partie de droite de la figure 9, la constitution détaillée des sources unitaires de chaleur 91• Chacune d'entre elles est constituée par un certain nombre de cartou-25 ches 100, en cobalt 60 radioactif, qui sont placées bout à bout dans -une gaine cylindrique 101, laquelle est munie d'écrans cylindriques d'extrémité 102, en tungstène massif de façon en elle-même connue. L'ensemble a -un diamètre qui est inférieur à celui de l'amortisseur de chute%116 afin que soit possible son libre passage au travers du 30 tube 119, de la façon qui sera décrite plus loin. Autour de la gaine 101 se trouve un limiteur de température 103, à reflux de potassium, définissant un passage 104 qui est mis sous vide et est relié à un radiateur 105, à reflux et à refroidissement par air, comprenant des ailettes qui sont orientées vers l'extérieur. Du potassium métallique 35 est placé dans le limiteur de température à reflux, et son rôle est d'assurer l'élimination de la chaleur en excès au cas où la source de chaleur viendrait à dépasser une certaine température prédéterminée Toute température excessive de la source de chaleur détermine une 70 41157 14 2067341 évaporation de potassium, et il s'établit un écoulement de potassium gazeux à destination des radiateurs où les gaz se condensent en dissipant de l'énergie thermique, le potassium condensé s'écoulant ensuite en retour vers la source de chaleur. 5 Autour du limiteur de température 103, à reflux de potas sium, se trouve un tube à ailettes 106 ménageant des passages pour le fluide de travail qui s'écoule-le long de la source unitaire de chaleur'de la façon qui sera décrite plus loin."Un manchon isolant interne 107 entoure le tube à ailettes 106 et il est lui-même entouré 10 par une couche superisolante 108, "Une telle superisolation est également utilisée pour les garnitures 109 et 110 dont le rôle est de conserver, à l'intérieur du lit absorbant 13 composé de billes, la chaleur qui y est dégagée par le rayonnement pénétrant en provenance de la source de chaleur. Chacune des sources unitaires de chaleur 15 91 est de: préférence construite de la façon qui a été décrite ci-dessus. De préférence, chaque source unitaire de chaleur est fixée au moyen d'une ferrure 111 qui est fixée sur le fond de l'enveloppe 92 au moyen de vis ou de boulons 113. Cette ferrure contient une 20 bobine électrique de libération 115 dont les conducteurs d'alimentation sont menés jusqu'à l'extérieur du dispositif. Un amortisseur de chute 116 soutient le bouchon-écran inférieur 102 en tungstène, et il est muni d'un organe 117 de libération en cas d'urgence, du type à élément fusible rappelé par ressort. En cas de surchauffe, l'or-25 gane fusible de libération 117 fond, ce qui permet à la source de chaleur de se dégager, sous l'effet de son propre poids, du dispositif 90, en traversant, si cela est souhaité, un tube inférieur 119 qui est rempli de gaz inerte. Dans d'autres conditions d'urgence, on peut mettre en jeu la bobine chauffante de libération 115, à alimentation 30 électrique, pour obtenir de la même manière l'enlèvement de la source de cobalt 60.. L'ensemble du dispositif est entouré par un écran de protection biologique 122. avec des couvercles d'extrémité 120., en haut et en bas. La couche extérieure ou enveloppe externe 121 du dispositif 35 peut se présenter sous la forme d'une robuste coquille métallique, en un matériau capable de résister à des températures élevées. Un autre perfectionnement selon l'invention qui est incorporé au dispositif 90 réside dans l'emploi d'un getter à l'intérieur de la 70 41157 15 2067341 paroi 92 qui se trouve en-dessous du lit de billes 13. La zone 112 occupée par le getter fait office de chambre intermédiaire pour l'écoulement du fluide de travail. Le getter peut être constitué par de la laine de nickel mouillée avec du sodium et du potassium (ïïaK) et 5 son rôle est d'éliminer tout oxygène qui pourrait se trouver intem-pestivement dans le fluide de travail, l'oxygène étant appelé à réagir avec le potassium et le sodium qui ont une surface active importante. On peut utiliser encore d'autres getters pour éliminer des gaz indésirables ou réactifs. Le lit absorbant de billes 13 est 10 soutenu au-dessus du getter par une plaque perforée 26, ainsi que cela a été décrit antérieurement en faisant référence à la figure 1. On examinera maintenant le fonctionnement du dispositif 90. Un gaz inerte comme de l'argon ou de l'azote, qui ne réagit chimiquement avec aucune des parties du système, est envoyé dans le 15 conduit d'entrée 95 et suit le parcours qui est indiqué par les flèches 94, en traversant par conséquent tout d'abord la chambre annulaire d'entrée 96, pour remonter par des passages latéraux 97 ménagés par des organes d'écartement (non représentés) parvenir jusqu'au sommèt du dispositif, dans la chambre 96', et s'écouler 20 ensuite vers le bas en empruntant les passages ménagés entre les ailettes des tubes 106 de chacune des sources unitaires de chaleur 91 • Le gaz traverse alors le getter, lequel est de préférence constitué par de la laine ou de la poudre de nickel saturée avec du sodium et du potassium, cela afin de débarrasser complètement le gaz 25 de toute trace d'oxygène qui pourrait attaquer les billes en tungstène. Le fluide de travail s'écoule alors vers le haut, à travers le lit de billes 13, en direction de la chambre de sortie 98. En s'é-coulant vers le haut, le gaz enlève de la chaleur au lit 13 de billes en tungstène, de la façon qui a déjà été décrite précédemment pour 30 d'autres modes de réalisation de l'invention. Enfin, le gaz sort de l'appareil par le canal 99 de sortie du gaz. Le gaz, autrement dit le fluide de travail, qui est utilisé ici a pour rôle de refroidir les sources unitaires de chaleur et d'enlever ensuite de l'énergie calorifique au lit de billes entassées. Le dispositif limiteur de 35 température, à reflux de potassium, ne fait office de dispositif de refroidissement que lorsque cela est nécessaire pour empêcher les sources unitaires de chaleur d'atteindre des températures qui risqueraient de les endommager. Normalement, il n'y a pas d'évaporation 70 41157 16 2067341 dans les dispositifs à reflux et pas de transport de vapeur. Le mode de réalisation qui est montré en 90 a pour caractéristique-particulière le fait que l'on parvient à éviter que les sources 91 atteignent des températures excessives, grâce aux radiateurs 105 5 qui font office d'échangeurs de chaleur. On'peut employer d'autres dispositifs d'échange de chaleur si on le souhaite. C'est ainsi que l'écoulement du fluide de refroidissement peut être établi directement autour des sources unitaires de chaleur, en direction de l'extérieur du dispositif 90. Un autre aspect caractéristique consiste en l'uti-10 lisation-d'un getter pour enlever l'oxygène du fluide de travail - avant que ce dernier ne vienne au contact avec les billes en tungstène. Dans ces conditions, il n'est pas nécessaire de revêtir les billes de tungstène d'une couche protectrice. Le lit de matières granuleuses entassées 13 peut être 15 constitué de diverses façons. C'est ainsi que l'on peut utiliser des matériaux autres que le tungstène pour constituer les sphères ou les billes. Il est possible de prévoir des billes de tungstène dans la partie annulaire externe du lit et des billes de nickel directement en-dessous de la chambre de sortie 98. Des moyens d'iso-20 lation, soit de type courant, soit super isolants, peuvent être utilisés à volonté à l'intérieur de l'enveloppe 121 afin d'augmenter le rendement et d'éviter les pertes de chaleur vers l'extérieur. On peut encore voir que des systèmes séparés de refroidissement peuvent être prévus pour les sources de chaleur à base de 25 cobalt 60, d'une part, et pour le lit d'absorption d'autre part. C'est ainsi que l'on peut admettre directement dans la chambre intermédiaire 112, le fluide de travail entrant et utiliser un circuit indépendant de fluide ou uniquement le système à reflux pour régler la température de la source de chaleur 91. Une telle disposition 30 peut être souhaitable en vue d'éviter d'éventuelles fuites d'isotopes radioactifs dans la circulation du fluide de travail. Cette disposition peut être également souhaitable dans le cas des systèmes en circuit fermé, où la température de retour du fluide ou bien la température du fluide à l'entrée devient supérieure à la température 35 qui est souhaitée pour la source de chaleur. Selon un'mode particulier de réalisation du dispositif représenté sur la figure 9, l'ensemble dudit dispositif, à savoir plus exactement son enveloppe 121 , a un diamètre de 75 cm et une 70 41157 17 2067341 hauteur de 125 cm. Le tout pèse approximativement 5 000 kg. Toute la structure est constituée en acier inoxydable, à l'exception des éléments de structure qui se trouvent à l'intérieur de l'enveloppe et qui sont exposés à des températures élevées ; ils sont constitués 5 en "Inconel 600". Les centres des sources de chaleur sont répartis sur un cercle ayant un diamètre de 16 cm, et à l'intérieur de ce cercle, le lit 13 est composé de billes de nickel de 3 mm de diamètre. A l'extérieur de ce cercle, le lit 13 a un diamètre externe de 40 cm, et il est composé de billes de tungstène de 3 mm de diamètre, qui 10 sont revêtues d'un plaquage de nickel et préoxydées. Les sources de chaleur sont à base de cobalt 60. Avec une telle disposition, 25 de l'énergie totale est absorbée dans les cartouches de combustible qui constituent la source de chaleur, contre 75 % dans le lit d'absorption. La couche isolante qui sépare chacune des sources de chaleur 15 du lit d'absorption est en un matériau connu commercialement sous le nom de "Fiberfrax" et a une épaisseur de 5 mm. Avec un débit massique d'argon de 75 g/s, on obtient une température drentrée de 95°0, une température de 400°C dans la chambre intermédiaire contenant le getter, et une température de sortie de 900°C. L'écran biologique est 20 réalisé en uranium appauvri, et son épaisseur est de 9,2 cm, de telle sorte que la dose de rayonnement à l'extérieur ne dépasse pas 200 mr/ heure. Les figures 5,. 6 et 7 montrent un autre mode possible de réalisation des cartouches chauffantes, à isotopes radioactifs, pou-25 vant être utilisées dans les dispositifs précédemment montrés en 10 (fig. 1)et 40 (fig. 3). La source de chaleur 62 est conçue pour permettre un gainage froid et la capture d'un pourcentage très élevé de l'énergie de désintégration dans le lit de matières granuleuses 13. La source de chaleur prend directement la forme d'un élément 30 à ailettes, des techniques en elles-mêmes connues permettant de lui conférer des ailettes longitudinales. Un fil 60 de cobalt ou de tout autre matériau comme du thulium ou de l'oxyde de thulium est placé à l'intérieur d'un tube de zirconium 61. On peut utiliser, en lieu et place du zirconium, d'autres matériaux convenant pour le gainage 35 froid, comme le molybdène ou le tantale. Le bloc montré par la figure 5 est alors matrice, étiré ou filé de façon à donner une tige continue et très élancée de matière gainée 62. La tige 62 est découpée en tronçons et des plaques d'extrénité 63 sont soudées ou scellées 70 41157 18 2067341 de toute autre façon' afin de constituer une cartouche. Les cartouches ainsi obtenues sont irradiées pendant un certain temps et l'on obtient ainsi des sources à isotope radioactif, bon marché, qui ont des caractéristiques très basses d'autoabsorption et qui peuvent 5 être montées en bloc dans des dispositifs du genre de ceux qui ont été décrits précédemment sous les références 10 et 40. Etant donné que l'ensemble isotope-ailette est venu d'un seul bloc, l'échauffe-ment interne des sources de chaleur est très faible, et l'on a donc de beaucoup moins grands risques de rupture et de fuite de substance 10 radioactive. Dans certains cas, les dispositifs 10 et 40 qui ont été décrits précédemment peuvent être munis d'organes pour régler la température maximale. Ainsi que cela est montré au mieux sur la figure 3, un tube 55 qui est constitué en un matériau réfractaire et 15 "bon conducteur de la chaleur peut être mis en place à l'intérieur du lit de matières granuleuses dans le dispositif 40. Ce tube conducteur de chaleur peut être utilisé pour éliminer la chaleur intempestive, cela afin d'agir sur la température maximale du lit 13, de compenser la puissance excédentaire qui peut se manifester au début de 20 la vie utile du radioisotope et ainsi de régler la température de sortie du- fluide de travail à une valeur constante prédéterminée pendant line fraction importante de la vie utile des sources de chaleur à radioisotopes qui sont utilisées.. De tels tubes conducteurs de chaleur peuvent permettre de régler 1'échauffement par des tech-25 niques en elles-mêmes connues par exemple par circulation d'un fluide froid de transfert de chaleur dans les parties déterminées de l'absorbeur 13- La position du tube et ses dimensions pourront varier considérablement selon le type de commande nécessaire dans chaque application particulière. 30 les dispositifs selon l'invention peuvent être construits de façon à permettre un changement de phase ou une ébullition dans le lit absorbant, un fluide de travail étant admis'sous forme liquide dans le système par l'entrée. 15 et ce même fluide de travail - étant extrait sous forme gazeuse par la sortie 18 comme .cela est par exem-35 pie nécessaire dans le cas d'un.cycle de-Rankine. Un tel dispositif modifié procure une ébullition tranquille et une surchauffe de la vapeur, si cela est souhaité, grâce à quoi on peut obtenir une qualité, ou un degré voulu de siccité de la 70 41157 19 2067341 vapeur, selon toutes conditions établies à l'avance. De telles caractéristiques peuvent être importantes dans le cas des systèmes à turbine. Il est facile d'obtenir de tels changements de phases, étant donné que 1'énergie thermique peut être dégagée au rythme 5 voulu dans la totalité du lit absorbant 13, en fonction de la densité du matériau absorbant qui est utilisé. G-râce au fait que l'on utilise un lit de matière granuleuse absorbante, on a la possibilité d'en faire varier la densité et ainsi d'agir sur la température, comme cela sera décrit ci-après. En outre, en agissant sur le débit 10 du fluide entrant, il est possible de fixer la position de l'interface liquide-vapeur, en d'autre terme, la position du niveau libre du liquide, dans le lit absorbant 13- Il est ainsi possible de régler la distance parcourue et les conditions de chauffage de la vapeur de façon directe, en vue d'agir sur la qualité de la vapeur, cela 15 par un simple ajustement du débit massique de fluide de travail au travers du dispositif. la figure 4 montre schématiquement un exemple d'application du dispositif selon l'invention dans le cas d'un générateur thermomécanique, à savoir ici un système 70 à turbine à gaz en circuit 20 fermé, fonctionnant suivant un cycle dit de Brayton ou de Joule. Une source gainée à isotope radioactif 71 comprend un circuit 72 pour l'écoulement d'un fluide de travail, qui est ici de l'argon et qui circule autour de la source isotopique, en extrayant de la chaleur de celle-ci. l'argon traverse ensuite un lit 73 de 25 particules aptes à absorber le rayonnement. Ce lit absorbant entoure en fait la source 71 à isotope radioactif et le canal 72 de passage du gaz, mais il est indiqué séparément sur le dessin pour rendre le schéma plus clair. En circulant lentement au travers du lit absorbant 73, l'argon est encore chauffé par l'énergie thermique résultant de 30 l'absorption du rayonnement dans l'écran, et il atteint une température élevée, ce après quoi il est admis dans une turbine à gaz 74. l'argon ainsi chauffé se détend en fournissant un travail et en entraînant ainsi le rotor de la turbine et son arbre 75, ce après quoi il sort de la turbine après détente, avec une première température de 35 sortie. Un refroidissement intermédiaire 76 permet de refroidir encore l'argon et de l'amener ainsi à une seconde température, ce après quoi, l'argon est admis dans un compresseur 77 qui est entraîné par l'arbre de la turbine. A la sortie du compresseur 77, l'argon, qui 70 41157 20 ■2067541 se trouve alors à une troisième température, est -refoulé vers la source de chaleur 71-. La puissance en excédent de celle qui est nécessaire pour entraîner le compresseur 77, est disponible pour entraîner une génératrice électrique 78. 5 La turbine à gaz de Brayton, le "cycle liquide-Vapeur de Rankine et le moteur Sterling constituent trois principes de conversion de ïénergie . thermique qui sont en eux-mêmes bien connus et dont de nombreuses variantes ont été mises au point'pour divers fluides - de travail auxquels-1'invention peut s'appliquer. - ' 10 - On se référera maintenant à la figure 8 qui montre schéma- tiquement, en 80, un autre mode possible de réalisation de l'invention, et qui illustre le cas où le principe de l'invention est appliqué à une source de rayonnement énergétique pénétrant autre'que l'énergie de rayonnement résultant de la désintégration des isotopes 15 radioactifs. C'est ainsi que .l'invention peut être mise en oeuvre avec succès, avec des sources énergétiques fournissant de la lumière, et aussi avec des sources de rayonnement à haute fréquence, étant donné que la lumière, comme le rayonnement électromagnétique à haute fréquence peuvent être émis par une source, dans laquelle ces rayon-20 nements ne sont que partiellement absorbés, l'autre fraction de l'énergie rayonnante émise pouvant être alors absorbée, dans des conditions plus ou moins contrôlées, au sein d'un matériau absorbant qui entoure la source. ~ Dans le dispositif 80,. une source 81 chauffée électriquement, 25 comprenant un émetteur de rayonnement, est entourée par une enveloppe de quartz ou de silice fondu 82 qui permet le passage du rayonnement infra-rouge, la source peut être constituée par une lampe à incandescence à haute intensité, au iodure de tungstène, comprenant un émettèur. On peut aussi utiliser des lampes au xénon ou à la 30 vapeur de mercure offrant un maximum d'émission à différentes longueurs d'onde, l'enveloppe de la source.est-refroidie par un fluide de travail entrant qui est indiqué par les flèches 83, ce fluide passant autour de la lampe qui se trouve à l'intérieur d'un manchon 85, dit de "barrière thermique", qui empêche le transfert de chaleur 35 - par conduction, mais permet le passage de l'énergie de rayonnement, le manchon formant barrière thermique est constitué de préférence par- m cylindre, à double paroi .qui est fermé à ses deux extrémités et mis sous vide afin d'empêcher la transmission de chaleur par con 70 41157 21 2067341 duction, tout en permettant la transmission de la chaleur par rayon- -nement à la longueur d'onde de l'émetteur. La barrière thermique peut être constituée en quartz ou en aluminate de calcium, ou en tout autre matériau connu pour être transparent au rayonnement infrarouge, 5 à la lumière visible et au rayonnement à haute fréquence. Un lit absorbant 84 est conçu pour absorber l'énergie de rayonnement en provenance de la source 81 et pour chauffer le fluide de transfert de la chaleur empruntant le cheminement qui est indiqué par les flèches 83. Des matériaux de filtrage à base de verre qui 10 sont en eux-mêmes bien connus peuvent être utilisés pour constituer le lit absorbant, de tels matériaux permettant d'absorber'l'énergie à diverses longueurs d'onde dans des conditions bien connues. Ces matériaux de filtrage se présentent sous la forme de perles ou de sphères, et dans le présent exemple de réalisation, ils sont en 15 "Pyrex" afin d'obtenir une bonne absorption du rayonnement infrarouge, et ils sont disposés de la façon qui a été décrite précédemment lorsqu'il a été question du lit absorbant 13. C'est ainsi que l'on peut obtenir, en vue d'un travail utile, des fluides de travail présentant des températures très élevées, cela, tout en maintenant 20 l'enveloppe de la source d'énergie à une température qui est relativement basse et très inférieure à la température de sortie du fluide de travail. Jusqu'à présent, il a été dit que le dispositif d'absorption des radiations était constitué, conformément à'un mode préféré de 25 réalisation, par un lit absorbant formé par un entassement de particules ayant de préférence la forme de sphères. Ce lit absorbant a globalement, de préférence, une forme cylindrique ou annulaire, la source d'énergie étant au centre ou près du centre si elle est unique, aloî^s que si l'on a plusieurs sources d'énergie, elles sont 30 réparties en couronne autour du centre. Si l'on utilise, pour constituer le lit absorbant, des sphères qui ont toutes la même taille et sont toutes constituées par le même matériau, si le débit de l'écoulement du fluide est réparti uniformément sur toute la section du lit d'absorption et si les caractéristiques d'absorption de l'énergie 35 de rayonnement sont uniformes sur toute la largeur du lit, on est , conduit à une absorption spécifique élevée près du centre du cylindre contenant le lit absorbant et à une absorption spécifique faible près des bords. Dans certains cas, cela peut se traduire par un gra- 70 41157 22 2067341 client de la température du fluide selon la direction radiale, si bien que dans la chambre de sortie à haute température 17', du fluide plus froid en provenance de la zone périphérique se mélange avec du fluide plus chaud en provenance de la zone centrale du lit absor-5 bant. Dans certains cas, le mélange des fluides de transfert de chaleur, qui sont l'un à température élevée et l'autre à basse température, conduit à une température intermédiaire de sortie pour l'ensemble du fluide. Gela est en soi indésirable, puisque les matériaux utilisés dans le dispositif doivent être conçus de toutes façons tO pour résister à la plus haute température que peut prendre le fluide dans le système. Toutefois, il est possible d'obtenir une température uniforme du fluide de travail selon la section transversale du lit absorbant. Si les matériaux- qui sont utilisés dans la zone centrale du lit absorbant ont un coefficient plus faible d'absorption 15 du rayonnement de la source, et si au contraire la zone périphérique du! lit absorbant est constituée en un matériau ayant un coefficient d'absorption plus élevé, on parvient à .aplatir effectivement la courbe représentative de l'énergie absorbée par unité de volume du lit absorbant en fonction de la distance radiale. Un autre moyen 20 d'obtenir un fluide uniformément chauffé à la sortie, consiste à faire varier les sections de passage au travers du lit absorbant. Dans ces conditions, on peut obtenir un débit spécifique qui varie selon l'emplacement dans le lit absorbant, et cette variation peut être combinée avec.1'accroissement de la densité de la matière ab-25 sorbante de façon à assurer l'uniformité du réchauffement du fluide de transfert de chaleur. Par exemple, lorsqu'on utilise une source d'énergie émettant de la lumière visible ou du rayonnement infrarouge, la zone interne du lit absorbant, celle qui est la plus proche de la source, est 30 réalisée sous-la forme d'un lit ayant une transparence élevée pour les longueurs d'onde en cause, ou en un verre qui n'absorbe qu'une bande étroite parmi les différentes longueurs d'onde émises par la source. Par conséquent, si la source émet de grandes quantités de rayonnement infrarouge et des quantités plus faibles de lumière bleue, 35 la zone centrale du lit absorbant pourra être constituée par des billes en verre de taille uniforme, qui. laissent passer les rayons infrarouges, mais qui absorbent la lumière bleue et le rayonnement ultraviolet. La couche annulaire suivante pourra être constituée par 70 41157 23 2067341 des billes de verre de taille uniforme laissant passer.le. rayonnement infrarouge mais absorbant le rayonnement visible, du rouge au vert, la couche suivante pourra être constituée par des sphères de verre de diamètre uniforme qui absorbent l'infrarouge, et enfin la. couche 5 externe pourra être constituée à partir du même matériau, mais avec des sphères de diamètres variés. Dans le cas d'un lit constitué par des sphères de diamètre uniforme, il y a approximativement 72 Les principes énoncés ci-dessus peuvent être mis en oeuvre 20 pour obtenir un profil de température dans le sens radial qui est plat, cela dans le cas d'un lit absorbant associé à des sources d'énergie rayonnante beta et gamma, à base d'isotope radioactif, ou à n'importe quelle autre source d'énergie électromagnétique, y compris les rayons X. L'effet d'absorption de masse est la source pri-25 maire d'énergie thermique dans les dispositifs équipés avec des . sources à isotopes radioactifs. C'est ainsi que le lit absorbant 13 peut être constitué en mélangeant deux matériaux ayant des sections d'absorption de masse qui sont très différentes, et qui sont capables de résister à des températures très élevées, comme l'oxyde de magné-30 sium et le tungstène. Le tungstène a un point de fusion de 3 370°C pour un poids spécifique d'à peu près 19 g/cm . L'oxyde de magnésium a un point de fusion de 2 800°C et un poids spécifique de 3,58 g/cm , ou moins, selon la façon dont il a été fabriqué. En mélangeant de petites sphères dont les diamètres sont compris entre à peu près 35 1,5 mm et 25 mm, et qui sont constituées dans ces deux matériaux, cela en des proportions variées, les sphères de chacun des matériaux étant de taille uniforme, on parvient à faire varier le poids spéci- 3 3 fique en vrac du lit absorbant de 3 g/cm jusqu'à 72 $ de 19 g/cm , *70 41157 24 £067341 rz autrement dit jusqu'à 11 ,8 g/cm . On peut, aussi utiliser des entassements ou des produits de frittage. obtenus,, à partir de sphères de tungstène de tailles variables, cela en vue de réduire la section de passage du fluide et d'améliorer la densité -du produit absorbant 5 jusqu'à une limite peu éloignée de la densité du tungstène massif valant 19 g/cm . En calculant le pourcentage de l'énergie irradiée incidente en n'importe quel point selon le rayon du lit absorbant 13, on parvient à déterminer la quantité absorbée en ce point et, ainsi, à obtenir un dégagement uniforme de chaleur en tous les 10 points du rayon. Ce procédé permet de choisir les matériaux ayant les caractéristiques voulues d'absorption de masse. En outre, la température du fluide de transfert dè chaleur peut être maintenue relativement uniforme dans la zone périphérique du lit absorbant, par comparaison avec le centre du dispositif, et/ou cette zone périphé-15 rique peut être maintenue à une température pour laquelle la perte de chaleur par conduction et rayonnement thermique en provenance de la zone périphérique du lit absorbant dépasse le rythme de dégagement de la chaleur. A cet égard, cette conception procure une barrière thermique efficace en vue d'éviter les pertes de chaleur par 20 rayonnement. Chacun des modes de réalisation montrés par les figures 1,2,3, 8 et 9 peut être modifié de telle sorte que l'on ait un écoulement du fluide de transfert de chaleur qui passe directement autour de la source de chaleur pour refroidir celle-ci, et pour sortir 25 ensuite directement du dispositif, sans traverser nécessairement le lit absorbant ou • tout autre dispositif d'absorption du rayonnement, lorsque le dispositif selon l'invention est modifié de la sorte, un cheminement séparé du fluide de travail est établi au travers du lit absorbant ou de tout autre dispositif d'absorption du rayonnement, 30 afin d'évacuer la chaleur du système d'absorption et de chauffer le fluide de travail. De même, dans le mode de réalisation selon la figure 3, où l'on fait appel au tube conducteur de chaleur 55, le fluide de transfert de la chaleur qui emprunte ce tube peut être considéré comme un fluide de travail puisqu'il contrihue à enlever 35 de la chaleur au lit absorbant 13- Même si l'invention a été décrite et illustrée ci-dessus en se référant à un mode spécifique de réalisation, de nombreuses variantes peuvent être envisagées. C'est ainsi que les tailles, les 70 41157 25 2067341 dimensions, les températures et les débits, peuvent varier largement selon l'application envisagée. On peut encore combiner différemment les dispositions particulières de tel ou tel mode de réalisation. Divers dispositifs connus d'échange de chaleur peuvent être utilisés pour combattre les dégagements excessifs de chaleur dans les sources à isotope radioactif. 70 41 157 26 2067341 REVENDICATIONS t.- Dispositif pour l'obtention d'un fluide.de travail chaud destiné à être utilisé pour fournir de l'énergie, caractérisé en ce qu'il comprend une source d'énergie émettant un rayonnement pénétrant, un absorbeur de rayonnement qui est monté en relation fonctionnelle 5 avec ladite source d'énergie et qui est conçu de telle sorte que sa température soit -supérieure à la température de ladite source, des moyens pour empêcher le reflux de la chaleur par conduction depuis l'absorbeur de rayonnement vers la source d'énergie, et des moyens qui définissent un passage pour ledit fluide, pour permettre au flui-10 de de s'écouler autour de la source d'énergie et au travers de l'absorbeur, afin d'obtenir un débit thermique prédéterminé dans ledit fluide. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la source d'énergie est. une source de chaleur en un matériau à 15 base d'isotope radioactif, qui est conçue de telle sorte que son épaisseur propre soit inférieure à deux fois l'épaisseur de moitié du matériau à base d'isotope radioactif, grâce à quoi moins de 50 i° de la chaleur engendrée par la source est absorbée par cette dernière et plus de 50 % de cette chaleur est absorbée par l'absorbeur de 20 rayonnement. 3.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la source d'énergie est constituée par l'un quelconque des émetteurs d'énergie électromagnétique du groupe comprenant les émetteurs de rayonnemént alpha, les émetteurs de rayonnement béta, les 25 émetteurs de rayonnement gamma, les émetteurs de rayons X, les émet- -teurs d'ondes lumineuses, les générateurs d'énergie haute fréquence. 4«- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'absorbeur de rayonnement se présente sous, la forme, d'un lit de particules entassées, qui entoure la source de chaleur,.une cou-30 che isolante séparant l'absorbeur de rayonnement de la source de chaleur et empêchant le reflux de la chaleur par conduction vers la source de chaleur, tout en permettant le transfert de l'énergie de chauffage, par rayonnement, entre ladite source d," énergie et ledit absorbeur de rayonnement. 35 , 5-- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la source d'énergie est constituée en un matériau a base d'iso— 70 41157 7 2067341 tope radioactif, qui est- gainé et se présente sous une forme mince et allongée. 6.- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la source d'énergie est située substantiellement en position 5 centrale dans l'absorbeur de rayonnement qui l'entoure. 7.- Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le quotient de la température de sortie du fluide de travail par la température de la source de chaleur "est supérieur à 1,1 . 8.- Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce 10 que la source d'énergie est constituée en matériau à base d'isotrope radioactif, qui est gainé alors qu'il est "froid", et qui est ensuite irradié. 9.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la source d'énergie comprend un matériau à base d'isotrope ra- 15 dioactif, qui est contenu dans une gaine et est entouré par un tube d'écoulement, ledit tube d'écoulement étant séparé du matériau à base d'isotope radioactif par plusieurs ailettes allongées afin de définir une partie dudit passage. 10.- Dispoitif pour l'obtention d'un fluide chauffé de trai-20 tement, destiné à être utilisé pour fournir de l'énergie, caractérisé en ce qu'il comprend une source de chaleur à isotope radioactif fournissant un rayonnement pénétrant, une enveloppe externe qui entoure ladite source d'énergie, une chambre d'entrée, une chambre intermédiaire et des organes de sortie pour l'écoulement d'un fluide de 25 transfert de chaleur autour de la source d'énergie à destination de ladite sortie, un absorbeur de rayonnement qui est monté entre l'enveloppe externe et la source de chaleur et qui est conçu pour avoir une température supérieure à la température de ladite source de chaleur, cela du fait de l'absorption du rayonnement émanant de 30 ladite source de chaleur, ledit absorbeur de rayonnement fonctionnant alors comme un écran de protection contre le rayonnement, un moyen d'isolation qui sépare l'absorbeur de rayonnement de ladite source de chaleur, afin d'empêcher le reflux de la chaleur, par conduction, depuis ledit absorbeur de rayonnement, vers ladite source de chaleur, 35 tout en permettant le transfert de l'énergie, par rayonnement, depuis ladite source d'énergie vers ledit absorbeur de rayonnement. 11.- Dispositif selon la revendication 1 ou 10, caractérisé en ce que l'absorbeur de rayonnement se présente sous la forme d'un 70 41157 28 2067341 lit de particules et est disposé autour de ladite source d'énergie. 12.- Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que les particules ont la forme de sphères. ■ . 13«- Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en 5 ce que les particules du lit d'absorption sont choisies- de façon à procurer différents, taux d'absorption du rayonnement, dans les différentes parties de l'absorbeur de rayonnement, de .telle sorte que l'on obtienne finalement un fluide de travail qui. est chauffé uniformément . • 10 "14.- Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'absorbeur de rayonnement a une forme annulaire, avec une partie interne et une partie externe, le taux d'absorption-.de.rayonnement du matériau constituant l'absorbeur variant lorsque l'on passe de la partie interne à la partie externe. ; • 15 15.- Dispositif selon la revendication 12, .caractérisé- en ce que les sphères ont une taille qui varie de façon prédéterminée, cela afin d'agir sur le passage du fluide de transfert de chaleur entre lesdites sphères. • 16.- Dispositif selon la revendication 11 ou 13,• caractérisé 20 en ce que la'source de chaleur est réalisée sous la forme de plusieurs modules. . 17.- Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce que lesdits modules comprennent chacun un isotope radioactif engainé dans une cartouche allongée, et un tube d'écoulement qui 25 entoure ladite gaine, avec encore des moyens pour espacer chacune des cartouches du tube d'écoulement avoisinant, cela afin de réaliser un circuit d'écoulement pour le fluide de transfert de chaleur. 18.- Dispositif selon les revendications 10 et 17 prises ensemble', caractérisé en ce que l'enveloppe externe a une forme 30 annulaire et est séparée de l'absorbeur de rayonnement par une couche d'isolation thermique, les modules constituant la source de chaleur étant allongés et disposés essentiellement centralement par rapport à ladite enveloppe externe, tandis qu'une enveloppe .interne sépare ladite couche d'isolation de l'absorbeur de rayonnement de 35 ladite enveloppe externe. 19.- Dispositif selon la revendication 18, caractérisé en ce que l'enveloppe interne définit une partie de la chambre d'entrée et de la chambre intermédiaire. 70 41157 29 2067341 20.- Source de chaleur gainée à froid, caractérisée en ce qu'elle comprend un matériau qui peut être amené sous forme radioactive par activation, une gaine qui entoure ledit matériau, ladite gaine et ledit matériau étant allongés et travaillés de façon à être 5 amenés sous une forme qui présente des ailettes qui s'étendent vers l'extérieur, en vue de définir un circuit d'écoulement pour le fluide de transfert de chaleur. 21.- Dispositif selon la revendication 10, en combinaison avec une turbine à gaz en circuit fermé, caractérisé en ce que le 10 fluide de travail est un gaz. 22.- Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que le moyen d'isolation est formé par un espace à l'intérieur duquel on a fait le vide. 23.- Procédé pour lrobtention d'énergie thermique au sein 15 d'un fluide de transfert de chaleur, caractérisé en ce qu'il consiste à faire circuler un fluide froid de transfert de chaleur autour d'une source d'énergie qui émet un rayonnement pénétrant, à faire passer ledit fluide au travers d'un absorbeur d'énergie, qui absorbe le rayonnement pénétrant et se trouve à une température supérieure à 2-0 la température de la source, afin de refroidir ladite source tout en réchauffant ledit fluide et tout en empêchant simultanément un reflux appréciable de la chaleur depuis l'absorbeur d'énergie vers .ladite source d'énergie, afin d'obtenir à la sortie un débit de fluide chaud qui convient pour un certain nombre d'applications pour les- 25 quelles il faut de la chaleur. 24.- Procédé selon la revendication 23, caractérisé en -ce que l'on fait passer le fluide autour d'une source d'énergie thermique à isotope radioactif, cela en faisant tout d'abord passer ce fluide dans une chambre d'entrée, puis autour de ladite source, puis 30 dans line chambre intermédiaire, et enfin au travers dudit absorbeur d'énergie qui se présente sous la forme d'un lit de particules pour l'absorption du rayonnement. 25.- Procédé selon la revendication 24, caractérisé en ce que le fluide est à l'état liquide lorsqu'il passe autour de la 35 source d'énergie, pour changer ensuite d'état et se transformer en gaz pendant qu'il passe au travers de l'absorbeur de rayonnement. 26.- Procédé selon la revendication 24, caractérisé en ce-que 70 41157 30 2067341 l'on maintient essentiellement uniforme la température du fluide de transfert de chaleur à la sortie, cela en faisant varier d'un endroit à l'autre de l'absorbeur d'énergie, l'importance des passages qui sont prévus pour le fluide dans ledit absorbeur. 5 27.- Procédé selon la revendication 24, caractérisé en ce que l'on maintient essentiellement uniforme la température de sortie du fluide de transfert de chaleur, cela en réalisant l'absorbeur d'énergie à partir de plusieurs matériaux présentant des caractéristiques différentes d'absorption du rayonnement. 10 . 28.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend encore un moyen de limitation des températures excessives, en vue de contrôler la température de la source d'énergie. 29.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend encore une enveloppe qui entoure la source d'énergie 15 et l'absorbeur de rayonnement, ainsi que d'un moyen de libération permettant de faire sortir ladite source d'énergie de ladite enveloppe. " 30.- Dispositif pour l'obtention d'un fluide de.travail chaud destiné à être utilisé pour fournir de l'énergie, caractérisé 20 en ce qu'il comprend une source d'énergie émettant un rayonnement pénétrant, un absorbeur de rayonnement qui est disposé en relation fonctionnelle avec ladite source, et qui est conçu de. telle . sorte que sa température soit supérieure à la température de ladite source d'énergie, cela sous l'action du rayonnement pénétrant en provenance 25 de ladite source, ledit absorbeur de rayonnement se présentant sous la forme d'un lit de particules entassées dans lequel sont définis des passages, et encore des organes permettant de faire.passer le fluide de travail au travers dudit absorbeur de rayonnement. . ' .31.- Dispositif pour l'obtention d'un fluide de travail chaud, 30 caractérisé en ce qu'il comprend une source d'énergie émettant un rayonnement pénétrant, un absorbeur de rayonnement qui se présente sous la forme d'un lit entourant ladite source d'énergie et qui est conçu pour se trouver a. une température supérieure à la température de ladite source d'énergie, un moyen pour empêcher le reflux de la 35 chaleur par conduction depuis ledit absorbeur de rayonnement vers ladite source d'énergie, et des organes qui définissent un circuit d'écoulement pour le fluide de travail dans le dispositif en question, qui passe d'une entrée vers un passage qui entoure ladite source 70 41157 31 2067341 d'énergie, puis au travers dudit absorbeur de rayonnement et vers la sortie du dispositif. 32.- Dispositif selon la revendication 31, caractérisé en ce qu'un getter est placé dans le circuit d'écoulement, en une posi-5 tion qui se trouve en amont de l'absorbeur de rayonnement. 33-- Dispositif selon la revendication 31 ou 32, caractérisé en ce qu'un dispositif de transfert de chaleur pour la limitation des températures excessives, entoure la source d'énergie, entre celle-ci et le circuit d'écoulement. 10 34.- Dispositif selon la revendication 33, caractérisé en ce qu'il est entouré par une enveloppe extérieure, le dispositif de limitation des températures excessives se présentant sous la forme d'un dispositif à reflux dont une partie s'étend à l'extérieur de ladite enveloppe. 15 35«- Dispositif selon la revendication 34, caractérisé en ce que plusieurs sources d'énergie sont montées dans l'absorbeur de rayonnement, le circuit d'écoulement étant conçu de façon à répartir simultanément l'écoulement autour de chacune desdites sources d'énergie . 20 36.- Dispositif selon la revendication 35, caractérisé en ce que l'absorbeur de rayonnement est contenu dans une enveloppe interne comportant des passages allongés dans lesquels sont supportées lesdites sources d'énergie, tandis qu'un écran biologique sépare l'enveloppe externe de l'enveloppe interne. 25 37.- Dispositif selon la revendication 36, caractérisé en ce que les organes qui définissent le circuit d'écoulement comprennent des ailettes qui s'étendent vers l'extérieur, autour de chacune des sources de chaleur. ,38.- Source de chaleur à haute température, destinée à être 30 utilisée comme source d'alimentation d'énergie, caractérisée en ce qu'elle comprend une source d'énergie émettant un rayonnement pénétrant, un absorbeur de rayonnement qui est situé en relation fonctionnelle par rapport à ladite source et qui est conçu pour avoir une température supérieure à la température de ladite source d'éner- 35 gie, cela du fait de l'action du rayonnement pénétrant en provenance de ladite source, des organes pour empêcher le reflux de la chaleur par conduction depuis l'absorbeur de rayonnement vers ladite source d'énergie, et des organes pour faire passer un fluide de transfert 70 41157 32 2067341 de efisieiar atî. travers de l'absorbeur de rayonnement. 39•- Dispositif selon la revendication 38, caractérisé en ce que l'absorbeur de rayonnement se présente sous la forme d'un lit de particules entassées entre lesquelles sont-définis des passages pour l'écoulement du fluide de transfert de. cha-leur. 40.-. Dispositif selon la.revendication-38, caractérisé en ce que l'absorbeur. de rayonnement se présente; sous la forme d'une masse solide qui est traversée par des. trous pour., le passage du fluide de transfert-de' chaleur. '