Brevet FR2600811A1 — publié le 19871231

PROCEDE DE FUSION THERMONUCLEAIRE PAR FAISCEAU DE PARTICULES Les machines classiques pour réaliser la fusion nucléaire contrôlée utilisent des plasmas chauds à confinement magnétique. L'augmentation des températures jusqu'à des niveaux convenables ainsi que les conditions requise de densité et de durée de confinement d'énergie constituent les conditions 10 permettant que la réaction se poursuive d'elle-même. Dans cette situation, la partie de la chaleur qui est engendrée par les réactions de fusion est utilisée pour maintenir le plasma à la température requise. Selon la présente invention, le procédé de génération de 15 puissance est réalisé à l'aide de faisceaux d'ions accélérés à la place de plasma. L'énergie produite est utilisée en partie pour alimenter une charge extérieure et en partie pour accélérer les faisceaux de particules. L'invention prévoit l'existence de trois faisceaux de particules séparés, présentant des énergie différentes et, par conséquent, des vitesses différentes. On prévoit deux faisceaux d'ions se déplaçant dans une même direction mais à des vitesses différentes, de telle façon que la vitesse relative entre les deux types d'ions soit telle 25 que la section de réaction de fusion soit maximale. On prévoit également un faisceau d'électrons à très haute énergie qui se déplace le long du même axe que les faisceaux précédents mais dans la direction opposée. Ce faisceau d'électrons à très haute énergie a pour 30 fonction d'éliminer la charge électrique du système de faisceaux afin d'éviter la dispersion des particules par suite de la répulsion électrostatique. L'énergie du faisceau électronique est suffisamment importante pour rendre négligeable les sections d'interaction entre les électrons et les ions. Les trois faisceaux coaxiaux sont contenus dans un système magnétique adéquat qui les maintient confinés autour de leur propre axe directionnel et ils se déplacent à l'intérieur d'un anneau d'accumulation scellé et sous vide. Au cours du fonctionnement, le faisceau d'ions rapides qui agit parallèlement sur le faisceau d'ions lents est progressivement ralenti tout en produisant la réaction de fusion; l'énergie abandonnée par ce faisceau est récupérée par le faisceau d'ions lents qui est accéléré de façon correspondante. 15 Le faisceau d'électrons perd lentement de l'énergie par suite à la fois des interactions avec les ions et du rayonnement. Un système électrodynamique est inséré à l'intérieur de l'anneau d'accumulation. Il absorbe l'énergie du faisceau d'ions lents et restitue cette énergie au faisceau d'ions rapides en main20 tenant la vitesse relative constante dans le temps. Ce système électrodynamique compense également les pertes d'énergie du faisceau électronique. D'autres buts, avantages et caractéristiques appara tront à la lecture de la description d'un mode de réalisation 25 de l'invention, faite à titre non limitatif et en regard du dessin annexé sur lequel la figure unique représente schématiquement le dispositif utilisé pour la mise en oeuvre du procédé. On voit sur la figure l'anneau d'accumulation sous vide 1, un fil électrique hélicoïdal qui crée le champ magnétique nécessaire pour maintenir les faisceaux de particules focalisés, les injecteurs d'ions et d'électrons accélérés 2, 4, 5 qui ne concernent pas directement la présente invention ainsi que le système électrodynamique 6. Le système électrodynamique se compose d'une série d'électrodes à l'intérieur de l'anneau d'accumulation et qui crée un champ électrique sinusoïdal (ou au moins périodique) le long de l'axe de la circonférence de l'anneau et qui se déplace en translation à une vitesse intermédiaire entre celle du faisceau d'ions rapides (émis par exemple par l'émetteur 3) et celui du faisceau d'ions lents (émis par exemple par l'émetteur 5). Le dispositif d'alimentation du système électrody5 namique ne concerne pas directement la présente invention. L'onde périodique progressive induit, du fait de la vitesse relative, une chute de la vitesse moyenne du faisceau d'ions lents et une augmentation de la vitesse moyenne du faisceau d'ions rapides, absorbant de l'énergie du premier et 10 en fournissant au dernier. Combiné avec le déplacement des électrons, il produit sur ces derniers une augmentation de leur vitesse moyenne en fournissant de l'énergie aux faisceaux. Selon une variante de réalisation de l'invention, on peut prévoir le fonctionnement d'une manière pulsée: les trois 15 faisceaux de particules sont lancés dans l'anneau d'accumulation à la vitesse requise, ils produisent les réactions de fusion et, en même temps, par suite de l'interaction électrostatique, les deux faisceaux d'ions et le faisceau d'électrons, s'il existe, diminuent leur vitesse relative en s'éloi20 gnant des conditions permettant la réaction. L'énergie résiduelle des faisceaux est récupérée sous la forme d'électricité sur un bobinage disposé sur l'anneau d'accumulation. Dans ce dernier cas, l'anneau d'accumulation se comporte comme le bobinage primaire d'un transformateur électrique du fait que le courant électrique provoqué par le déplacement des ions et des électrons se déplaçant à grande vitesse à travers lui. La fermeture du circuit avec le bobinage relié provoque le transfert d'énergie de l'anneau d'accumulation au circuit secondaire. Ce transfert se réalise aux dépens de l'énergie cinétique des particules qui sont ainsi ralenties. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés et elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de 35 l'art sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Procédé de fusion thermonucléaire susceptible d'être mis en oeuvre dans un réacteur de type annulaire, caractérisé en ce qu'il est mis en oeuvre à l'aide d'un faisceau d'ions servant de projectile et d'un faisceau d'ions cible se déplaçant à des vitesses relatives telles qu'elles permettent les réactions de fusion, et en ce que l'on extrait de l'énergie ern continu du faisceau lent et on en fournit en continu au faisceau rapide afin de maintenir constant la configuration phy10 sique du procédé. 2.- Procédé de fusion thermonucléaire susceptible d'être mis en oeuvre dans un réacteur du type annulaire, caractérisé en ce qu'il est mis en oeuvre à l'aide d'un faisceau d'ions servant de projectile et d'un faisceau d'ions servant de cible 15 se déplaçant l'un par rapport à l'autre à des vitesses relatives telles qu'elles permettent les réactions de fusion et qu'elles fonctionnent d'une façon alternative et en ce que la récupération de l'énergie résiduelle des faisceaux est réalisée à l'aide d'une transformation électrique directe. 3.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux faisceaux d'ions se déplaçant à des vitesses différentes réagissent l'un sur l'autre afin de produire les réactions et en ce que le confinement et la focalisation des faisceaux d'ions et des faisceaux d'électrons sont réalisés à 25 l'aide d'un champ magnétique produit par un conducteur électrique (2) bobiné hélicoSdalement sur le tube de confinement du faisceau de particules ou à l'aide d'un aimant permanent créant le même effet. 4.- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce 30 que les deux faisceaux d'ions se déplaçant à des vitesses différentes réagissent l'un sur l'autre afin de produire les réactions et en ce que le confinement et la focalisation des faisceaux d'ions et des faisceaux d'électrons sont réalisés à l'aide d'un champ magnétique produit par un conducteur élec35 trique (2) bobiné hélicoldalement sur le tube de confinement des faisceaux de particules ou à l'aide d'un aimant permanent créant le même effet. 2600 11 5.- Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les deux faisceaux d'ions se déplaçant à des vitesses différentes réagissent l'un sur l'autre pour produire la réaction et en ce que l'énergie cédée par le faisceau rapide au faisceau lent est à nouveau transférée partiellement au faisceau rapide à l'aide d'un dispositif qui réalise une onde périodique qui progresse le long de l'axe du faisceau à une vitesse telle qu'.elle permette la récupération avec le maximum de rendement de l'énergie du faisceau lent et son transfert au 10 faisceau rapide. 6.- Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que les deux faisceaux d'ions se déplaçant à des vitesses différentes réagissent l'un sur l'autre pour produire la réaction et en ce que l'énergie abandonnée par le faisceau rapide au faisceau lent est à nouveau transféré partiellement au faisceau rapide à l'aide d'un dispositif qui produit une onde périodique qui progresse le long de l'axe du faisceau à une vitesse telle qu'elle permette de récupérer avec un rendement maximum l'énergie du faisceau lent et de le transférer au 20 faisceau rapide.