Brevet FR2837613A1 — publié le 20030926

nalisation primaire (8), du composant (4, 9) du circuit primaire. GENERATEUR DE THERMO-ELECTRICITE DANS UN VEHICULE SPATIAL DESCRIPTION Le sujet de cette invention est la génération de thermo-électricité dans un véhicule spatial, et l 'invention elle-même peut être décomposée en un générateur d'énergie et en un ensemble thermo électrique incorporant ce générateur. A côté des panneaux solairés, les matières fissiles constituent une source appréciée d'énergie pour les véhicules spatiaux à cause de la sûreté de fourniture pendant une longue période pour un faible poids de matière em'=arquée. Le plutonium est en général utilisé dans cette application, sans crainte d' irradiation puisque presque tous les véhicules spatiaux sont inhabités. On ne peut malheureusement pas exclure les accidents au lancement qui auraient pour conséquence de libérer la matière fissile sur le sol terrestre, ce que l' opinion refuserait de plus en plus dadmettre. On peut donc s'attendre que l'emploi du plutonium pour cette application sera interdit dans un avenir proche. L' invention à pour objet une solution à ce problème naissant, et elle consiste à choisir du tritium comme la matière fissile employée pour fournir de l'énergie électrique à un véhicule spatial. Le tritium a pour propriété de se décomposer en émettant des rayons bêta beaucoup moins dangereux que les rayons gamma produits par la plupart des corps fissiles, et de plus la décroissance de son activité est relativement rapide. On peut donc juger qu'un relâchement accidentel de tritTum serait inoffensif. Les générateurs au tritium peuvent ainsi être manipulés et montés sur le véhicule spatial avant le lancement de façon plus commode. Un autre avantage de l 'invention est donc la facilité avec laquelle le véhicule peut être équipé. Il faut aj outer que les modes préférés demploi du tritTum seront sous forme gazeuse sous pression ou sous forme liquide susceptible d'accroître sa pression pendant le fonctionnement, ce qui a obligé à concevoir des réservoirs adaptés pour résoudre cette difficulté, en remplacement des étuis utilisés pour contenir le plutonium. La génération d'électricité s'accomplit par une conversion de la chaleur produite par le rayonnement, ce qui est probablement le moyen le plus efficace pour exploiter utilement l'énergie de fission. L'invention sera maintenant décrite en liaison aux figures: - la figure 1 est une vue générale d'un ensemble de génération d'électricité conformément à l'invention, - la figure 2 est un détail de la figure 1, et la figure 3 est une vue d'une autre réalisation de l' invention. A la figure 1, le tritTum est contenu dans un réservoir 1 comprenant une doublure 2 interne en or, destinée à établir l'étanchéité, une coque 3 destinée à résister aux pressions et un capuchon 4 calorifuge entourant le reste du réservoir 1. I1 est sous forme gazeuse à une pression pouvant être de 800 bars. La doublure 2 est en or pour bien résister à la corrosion. La coque 3 peut être en matière composite bobinée. La doublure 2 est continue, la coque 3 presque continue sauf en bas à une plaque d'évacuation de la chaleur 5, et le capuchon 4 est ouvert à une portion inférieure 6 permettant d'exposer la plaque 5. L'ensemble de production d'électricité comprend encore un module 7 de conversion de chaleur en électricité, dépendant directement du véhicule spatial et sur lequel sont disposés un drain thermique 8 constitué d'une plaque froide, et un thermo-élément 10 à effet Peltier comprenant une pluralité de jonctions chaudes et froides. Un caloduc (non représenté) maintient la basse température du drain thermique 8 en le reliant à une portion du véhicule donnant sur lextérieur. Le thermo-élément 10 est installé sur le drain thermique 8. Un cTrcuit électrique 11 a ses bornes branchées au thermo-élément 10 pour recuoillir lélectricité produite là. Le réservoir 1 est associé au module 7 de facon que la plaque d'évacuation de chaleur 5 s'encastre sur le thermo-élément 10. Le maintien en place du réservoir 1, avec la pression souhaitée de la plaque 5 sur le thermo-élément 10, s'effectue dans cette forme de réalisation par des tirants 13 disposés autour du capuchon 4 et dont les portions supérieures maintiennent une bride 14 pesant sur un sommet 21 du capuchon 4 et les extrémités inférieures sont engagées dans des linguets 15 basculant autour d' axes horizontaux 16 fixés au module 7 et dont les extrémités internes forment des pions de verrouillage 17 s'engageant par- dessus une couronne extérieure 18 de la plaque dévacuation de chaleur 5. Le capuchon 4 peut comprendre une paroi latérale 19 fixée au module 7 et comprenant une empreinte cylindro- conique 20 de réception du réservoir 1, et le sommet 21 amovible mais solidaire du réservoir 1. Un amortisseur de vibrations 22 peut être disposé entre le réservoir 1 et le capuchon 4 i dans cette réalisation, il est placé sous le sommet 21, dans une empreinte cylindrique de celui-ci et autour d'une broche 23 de la doublure 2. La figure 2 montre que le capuchon 4 n'est pas forcément dépaisseur uniforme, mais "u'il peut plutôt comprendre des nervures de renfort 24, notamment de part et d'autre des tirants 13. Des variantes de réalisation apparaissent sur le mode de la figure 3. Le réservoir 1 unique est dabord remplacé par une série de réservoirs 1', analogues au réservoir 1 précédent, et logés dans un étui 25 glissé dans le capuchon 4. L'étui 25 n'a d'autre rôle que de rassembler les réservoirs 1', qui sont ici au nombre de quatre et disposés en carré. Une autre différence principale avec le mode de réalisation précédent est l'absence du système à tirants 13, qui est remplacé par une portière 26 mobile sur une armature 27 liée au module thermo électrique 12; le verrouillage de la portière 26 sur larmature 27 maintient le sommet 21 du capuchon 4 enfoncé et donc le contact de l'étui 25 sur la plaque chaude. D' autres modifications qu' on peut encore apporter ont trait au combustible fissile lui-même: le tritium gazeux à haute pression pourrait être remplacé par du tritium stocké dans des hydrures, des structures microporeuses ou nanoporeuses, des billes de verre ou par de l'eau de tritium T2O, qui seraient logés dans des réservoirs analogues à ceux qu'on a représentés. Les liquides ne seraient pas sous pression au départ, mais la pression dans les réservoirs monterait à mesure de la fission, ce qui justifie de les rendre encore résistants à la pression. La situation serait la même avec d'autres liquides tritiés utilisés comme combustible, notamment des hydrocartures o certains acomes d'nydroyène seraient remplacés par des atomes de tritTum. Une situation différente régnerait si le combustible était solide, ce qui serait le cas en disposant des grains de tritTum insérés dans des matrices de céramique. De tels corps composites sont difficiles à fabriquer et c'est pourquoi les solutions précédentes ont la préférence, mais ils ne sont cependant pas exclus de l 'invention. REVENDICATIONS 1) Générateur de thermo-électricité pour un véhicule spatial, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un réservoir (11') occupé par du tritTum, le réservoir étant entouré par un capuchon (4) calorifuge sauf à une portion de raccordement à un convertisseur de chaleur (7). 2) Générateur thermo-électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tritium occupe sous forme gazeuse le réservoir, le réservoir comprend une coque (3) résistant à la pression et une doublure (2) interne étanche. 3) Gcnérateur thermo-électrique selon 'a revendication 1, caractérisé en ce que le tritTum occupe le réservoir sous forme d'eau de tritTum ou de liquide tritié, et le réservoir comprend une coque résistant à la pression et une doublure interne étanche. 4) Générateur thermo-électrique selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la doublure est d'or. ) Générateur thermo-électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tritium occupe le réservoir sous forme de grains inclus dans une céramique, d'hydrures, de structures microporeuses ou des billes de verre. 6) Ensemble thermo-électrique sur un véhicule spatial, comprenant un générateur et un convertisseur de chaleur (7) conformes à l'une quelcouque des revendications précédentes, et un mécanisme de maintien du générateur en place, avec la portion de raccordement pressoe sur une surface du convertisseur. 7) Ensemble selon la revendication 6, caractérisé en ce que la portion de raccordement est une plaque chaude (5), et la surface du convertisseur appartient à un thermo-élément (10) reposant sur un drain thermique (8). 8) Ensemble selon l'une quelcouque des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que le mécanisme de maintien comprend une pièce (14, 26) pressant sur un sommet (21) du capuchon (4). 9) Ensemble selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que le mécanisme de maintien comprend des verrous basculant (15) pressant sur la portion de raccordement. ) Ensemble selon les revendications 8 et 9, caractérisé en ce que les verrous basculants sont reliés à la pièce par des tirants (13).