Brevet FR2366702A1 — publié le 19780428

La présente invention concerne un générateur radiatif, c1 est-à-dire un dispositif susceptible d'engendrer un un courant électrique à partir de radiations telles que les rayonnements O(,p ou Différentes solutions ont été proposées jusqu 'à ce jour pour transformer lesdits rayonnements en courant électrique. Une première voie a consisté à faire fournir de la chaleur par les rayons OC, P ou g , ladite chaleur étant elle-même transformée en énergie élec- trique par l'intermédiaire d'un thermocouple notamment selon l'effet PELTIER. Une autre voie a consisté à envoyer directement les rayonnements sur -des jonctions p-n, du type photopiles. Il a été constaté que les jonctions ne résistaient pas à ces rayonnements et qu'elles étaient rapidement détériorées, d'où un rendement en énergie électrique qui devenait inintéressant dans des délais très courts. La présente invention pallie ces divers inconvénients et permet d'aboutir à un dispositif, du type à jonction p-n, ayant de bonnes performances, et surtout ayant une durée de vie nettement accrue par rapport à ce qui était connu, ledit dispositif comprenant un ou plusieurs éléments de générateur radiatif. De façon plus précise, chaque élement du générateur radiatif faisant l'objet de la présente invention est notamment remarquable en ce qu'il comprend outre la jonction p-n connue en soi, une matrice réalisée en matière synthétique dans laquelle sont répartis des composés aptes à absorber tout ou partie de l'énergie des rayons par exemple 0( p ou Y , et à la restituer, sous une plus grande longueur d'onde, dans la zone d'absorption optimale de la jonction p-n, ladite matrice étant interposée entre la source de rayonnement et ladite jonction. Selon un mode de réalisation, les corps émettant lesdits rayons sont entourés de jonctions p-n sur lesquelles est placée, du côté desdits corps, la matrice contenant les composés précités. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront mieux à la lecture de la description qui va suivre en se référant aux figures données à titre indicatif et nullement limitatif parmi lesquelles - la figure 1 illustre la réalisation effectuée dans le cadre d'essais, et - la figure 2 représente en coupe un exemple de réalisation du générateur selon l'invention. Selon la figure 1, on remarque que le générateur radiatif selon l in- vention se compose essentiellement d'une photopile 1 sur laquelle est disposée une matrice 2 réalisée en matière synthétique, sur laquelle arrive le rayonnement A titre expérimental, il a été réalisé un tel générateur en prenant une photopile au silicium du type DPX 33 fabriquée par la Société RTC. Sur cette photopile est disposée une matrice en polyméthylméthacrylate (PMMA) non traitée anti UV, de 0,25 mm d'épaisseur; dans cette matrice on a réparti, de façon homogène, du diphényloxazol et de la Rhodamine B.La source du rayonnement P est le Krypton 85, gaz placé dans un cylindre en acier inoxydable comportant à une extrémité une membrane de 0,1 mm située en regard de la matrice en POMMA. Ce Krypton a une énergie maximale de 0,670 MeV. Dans ces conditions, il a été récupéré un courant électrique de 2.10-2 mV, stable, sans qu'il y ait détérioration de la photopile. I1 est également possible de remplacer le diphényloxazol par de l'anthracène, mais dans ce cas, les résultats sont moins bons. A ce stade de la description, il faut bien comprendre que le rôle de la matrice interposée entre la source de rayonnement i ,p ou Y et la photo- pile est double : tout d'abord cette matrice ralentit les électrons du rayonnement, ce qui évite une détérioration de la photopile; de plus, les composés tels que le diphényloxazol, l'anthracène ou la Rhodamine B sont choisis pour absorber au moins partiellement l'énergie du rayonnement, et réémettre ladite énergie à une plus grande longueur d'ondes, située de préférence dans la zone de sensibilité maximale de la photopile (7000 - 8000 A pour le silicium).La photopile selon l'invention aura donc une durabilité accrue par rapport aux jonctions p-n bombardées directement par les rayonnements i , p ou g , et les énergies qui atteindront la photopile seront mieux adaptées à celle-ci puisque correspondant sensiblement à sa zone de sensibilité maximale. On comprend mieux ainsi l'intéret du générateur radiatif faisant l'objet de la présente invention. Diverses variantes sont possibles tant au niveau de la matrice même qu'au niveau des composés qu'on y répartit. Ainsi le POMMA peut être remplacé par du P V C ou des silicones, ou toute autre matière transparente aux rayons ou P ou g . De même, les composés précités sont choisis selon le type de ra- yonnement que l'on veut transformer. I1 peut y avoir un seul type de composé, ou bien une pluralité de composés fonctionnant en cascade comme cela est décrit et revendiqué dans le brevet français 76 09321, lesdits composés étant alors répartis de façon homogène à l'intérieur de la matrice réalisée en matière synthétique.Ces composés peuvent être des hydrocarbures aromatiques (benzène, naphtalène, anthracène, naphtacène, pentacène), ou bien des substances telles que mentionnées plus haut, comme le dyphényloxazol ou la Rhodamine B, ou bien encore 1' o( - naphtol. I1 est également intéressant d'avoir des corps phosphorescents tels que le ZnS. En ce qui concerne le rayonnement qu'il faut transformer, il est du type p ou d, voire même p(, et provient avantageusement de déchets radioactifs du type solide par exemple, d'origine diverse t 23925 U,..), rendus inutilisables et nocifs du fait de leur hétérogénéité radiative. En cela, la production de courant électrique sera économique, grâce à l'emploi de déchets inutilisables, et en outre ces déchets radioactifs se trouveront neutralisés, ce qui résout, -du moins partiellement, le problème du stockage des déchets radioactifs. La figure 2 illustre en coupe un mode de réalisation pratique du générateur selon ltinvention, Dans ce cas, le générateur globalement référen- cé 3 se présente sous forme dfune pluralité de sphères concentriques dont la zone centrale renferme les radioéléments 4. Avantageusement on placera autour de cette zone centrale une ceinture neutre 5 ralentissant une première fois les électrons. Après avoir franchi cette ceinture 5, le rayonnement rencontre la matrice 6 en matière synthétique renfermant les composés susmentionnés, puis les photopiles 7.Une ceinture de protection 8 enveloppe l'ensemble D'autres géométries sont réalisables pour le présent générateur; il faut en effet tenir compte du fait que les sources de radioéléments sont très souvent à émission unidirectionnelle. De plus, les jonctions p-n étant planes, il peut apparaître difficile de réaliser la sphère susdécrite. C'est pourquoi une forme parallélépipédique peut se révéler préférable, toutes les parois d'un élément parallélépipédique étant tapissées de photopiles, les radioéléments se trouvant dans ledit élément, éventuellement entoures d'une ceinture neutre, et la matrice synthétique telle que précitée reeouvrant l'ensemble des photopiles. Avantageusement, dans cette dernière réalisation, le générateur radiatif selon l'invention sera constitué d'une pluralité de tels éléments, ces derniers étant associés en série, ou en série parallèle de façon à obtenir un générateur de tension et de puissance voulues. REVENDICATIONS 1) Elément de générateur radiatif du type où les rayons K , P , ou provenant de radio-éléments, notamment sous forme de déchets, sont envoyés sur une jonction p - n connue en soi par l'intermédiaire de composés aptes à absorber tout ou partie de l'énergie desdits rayons et à la restituer, sous une plus grande longueur d'onde, dans la zone d'absorption optimale de la jonction p - n, caractérisé en ce que lesdits composés sont repartis dans une matrice réalisée en matière synthétique interposée entre lesdits radioéléments et ladite jonction, constituée d'une matière *ransparente aits rayons. 2) Elément de générateur selon la revendication 1 earacterisé en ce que ladite matière consiste en du polyméthyméthacrylate non traité anti UV, du silicone ou-du PVC. 3) Elément de générateur selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdits composés sont constitués par du diphényloxazol, et/ou de la rhodamine B, et/ou de 1' &alpha;-naphtol, et/ou un ou plusieurs corps de la série du benzène. 4) Générateur radiatif du type comprenant une pluralite d'élé -nts de générateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que lesdits éléments sont répartis sensiblement tout autour des corps e-et- tant les rayons &alpha;, ss, &gamma;. 5) Générateur radiatif selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits éléments sont répartis de façon à former une sphère. 6) Générateur radiatif selon l'une des revendications 4 Ou s caracte- risé en ce qu'une ceinture neutre est interposée entre lesdits corps et la matrice synthétique. 7) Générateur radiatif selon l'une quelconque des revendications 4 à 6 caractérisé en ce qu'une ceinture de protection est disposée autour dudit générateur.