Brevet FR2848060A1 — publié le 20040604

i Réflexions et études ayant mené à l'invention L'arc glissant ainsi que la décharge corona possèdent des propriétés intéressantes, mais leurs fonctionnements sont inhérent à certaines limitations. Faible pourcentage de gaz traité par l'arc, nécessite des systèmes multiarcs, donc complexes et coteux, pour un meilleur traitement. Faible rendement électrique: puissance réelle dans l'arc / puissance consommée. Caractéristiques de l'arc, puissance spécifique, diamètre, température des différentes espèces dépendant de la vitesse de glissement du gaz, luimême fonction de la vitesse du gaz donc du débit et du temps écoulé depuis la naissance de l'arc. L'interrogation principale était: comment améliorer ces caractéristiques ? Est il possible de créer, non pas un instrument pointu pour une application très spécifique, mais, un outil souple permettant une étude facile et rationnelle du "catalyseur " plasma ? Et ceci, pour le champ d'application le plus large possible ? Comment permettre la sortie du labo en réduisant les cots d'exploitation de ceux dont les 15 résultats atteindront une viabilité économique ? Cette réflexion a été menée selon 3 axes: performances Indépendance des paramètres Simplicité et économie, mécanique, électronique et énergétique 20 Performances Sous l'angle des rendements Electrique, puissance réelle dans l'arc / puissance consommée et Chimique, nombre de mole de produit de réaction / puissance réelle dans l'arc Indépendance des paramètres Toutes les études effectuées sur les plasmas hors équilibre montrent la difficulté pour interpréter les résultats. L'interdépendance des paramètres: débit, vitesse, puissance dans l'arc et caractéristiques du plasma obtenu, rend très difficile l'amélioration du rendement chimique. Comment connaître le paramètre favorable si ses résultats sont masqués par la variation d'autres paramètres. De cette constatation a découlé les 2 principales questions sur 30 lesquelles a porté cette étude. Comment rendre les paramètres indépendants et Comment produire un plasma avec des caractéristiques stables et réglables ? Plusieurs études précédemment réalisées ont montré l'influence des températures de l'arc sur les rendements chimique. Ceci, sur les réactions voulues et non souhaitées. Le courant et les 35 pertes thermiques sont les facteurs déterminants de la température. Les pertes thermiques sont de 3 types: rayonnement, conduction et convection. Rayonnement, faible dans le cas présent, mais le rayonnement UV influence aussi les réactions chimiques. Conduction, imposé par le milieu ambiant, seule l'action sur la pression permet une variation. 40 Convection: de gravitation, très faible dans le cas présent de convection forcée, liée à la vitesse relative de l'arc par rapport au gaz, les plus importantes et il est possible de les contrôler en jouant sur la vitesse différentielle arc gaz. Ceci montre bien l'intérêt qu'il y a à rechercher un système a courant constant et à vitesse différentielle d'arc constante mais ajustable Simplicité et économie, mécanique, électronique et énergétique Mécanique éviter d'aller vers des solutions compliquées avec de nombreuses pièces en mouvement ou la nécessité de comprimer la totalité du débit. Electronique nombre minimum d'électrodes et tension max de 30KV afin de rester sur des 10 montages simples sans composants "exotique " limitant les problèmes d'isolement et d'étanchéité. Dans les différents exposés suivant, des formules simplifiées ont été utilisées, ceci afin de rendre plus visible les paramètres essentiels. D'autre part, il a été déjà précédemment admis dans plusieurs études d'assimiler l'arc à un 15 conducteur solide. ( A l'inverse des liquides la viscosité des gaz augmente avec la température.)Il a été aussi mesuré un glissement des vitesses arc / aux vitesses gaz de 5à 10%. Etude d'un arc stabilisé au moyen d'un champ magnétique. Avantages Il a des caractéristiques stables pour un débit fixe: puissance et températures. Il "traite " tout le gaz passant dans sa zone d'influence. Inconvénients En dehors du problème de tenue des électrodes, arc demeurant au même point, il est très difficile de créer une induction suffisante pour stabiliser l'arc sauf à de très faibles vitesses. 25 En effet, dans ce cas le module de la vitesse relative de l'arc est de 100% de la vitesse gaz. En assimilant l'arc a un conducteur solide la force exercée par le gaz sur un arc immobile Fg=R V et R=CQ1/2SV2 => Fg=CQ1/2SV3 Avec C coefficient dépendant de la forme et du nombre de Reynolds 30 Q masse volumique S surface =d I diamètre, longueur La force du gaz sur l'arc augmente donc très rapidement avec le cube de la vitesse. Il lui est opposé Fb Loi de Lorentz F=B 1 1, F- force, B- induction, 1longueur du conducteur dans ce cas de l'arc, I- courant. Avec B 1 normaux. Si F=CQ1/2SV3 et F=B 1l I >B=1/2CQ SV3/l I => Tout accroissement de V nécessite un accroissement de B dans un rapport proportionnel au cube et: Par le régime d'arc I est limité à quelques centaines de mA Jouer sur 1 est délicat et ne change rien si 1 71 > S71 z> Fg7l Reste B, mais du fait de l'entrefer inhérent au passage du gaz + isolation électrique (total mini 20 mm) une induction de plusieurs Teslas n'est pas économiquement réalisable car le nombre ampère tours nécessaire croit rapidement de plusieurs ordres de grandeur => Fb à une valeur faible => Vg est limitée à quelques M/Sr débit faible car section du gaz limité par 1 et par B. Cette étude n'a toutefois pas été inutile, comme nous le verrons un peu plus tard, l'induction offre un moyen de contrôle de l'arc si il est possible de se limiter à agir non sur V mais sa 10 vitesse relative par rapport au gaz ou vitesse de glissement. Etudes pour obtenir un arc à caractéristiques constantes mais réglables. Arc à caractéristiques constantes mais réglables > Vitesse du fluide indépendante du débit. z> Solution possible géométrie variable mais mécanique complexe donc non économique et 15 rangeabilité faible. Solution mise de coté. Tout ceci a conduit après un certain nombre de "solutions et essais " farfelus à envisager un système avec de multiples passages du gaz au contact d'un arc unique. Recherche sur la méthode permettant d'effectuer des passages multiples du gaz dans le même 20 arc. Une pompe réinjectant une partie du gaz: possible, mais compliqué, non économique. C'est la que les duettistes Bernouilli et Venturi viennent à notre secours. Pour simplifier, nous ferons l'hypothèse, proche de la réalité, régime d'incompressibilité et vitesse largement subsonique. Les formules ont été simplifiées pour la clarté de l'exposé. Seul 25 un calcul itératif rebouclant l'ensemble des paramètres serait rigoureux, cependant les ordres de grandeur trouvés et les sens de variation concordent avec les mesures effectuées. Dr = De N et Dr=VS =>V=De N/S S étant cte=>si De varie N doit varié en sens inverse Dr débit dans le réacteur De débit entré N nombre de passage du gaz. S section du réacteur V vitesse du gaz dans le réacteur Quelle est la forme, qui se rebouclant sur elle-même a la perte de charge la + faible ? 35 La forme annulaire avec section circulaire ou rectangulaire. Pd = p V2/2 Avec Pd pression dynamique p masse volumique V vitesse Un accroissement de la vitesse du gaz injecté génère un Ap servant de "pompe " au dispositif Le débit maxi à l'intérieur de l'anneau n'étant limité que par les pertes de charge. Une explication plus "physique ": le gaz injecté "pousse " devant lui les molécules de gaz présentes et crée une zone d'aspiration à l'arrière. On peut aussi considérer le système comme une roue Pelton dont les aubes seraient constituées par le gaz lui-même, explication qui ouvre une approche plus simple en raisonnant sous forme de bilan énergétique. We= zXpeDeq Avec We puissance utile à l'entrée Ape différence de pression à l'entrée De débit à l'entrée m rendement Aux variations de rendement près, il est possible de maintenir We =cte avec De variable, en agissant en sens inverse sur Ape mais toute action sur zipe modifie le débit sauf si nous agissons sur la section de passage. De = Ve S et Ve = kV Ape => De = kIzpe S => 15 S = VDe3/k2We Avec Ve vitesse sortie injecteur S section de l'injecteur En clair il faut agir sur S en sens inverse de De et un peu plus vite. Rapport VDe3 Dans notre cas la puissance utile n'est pas récupérée sur l'arbre mais sert à lancer puis à 20 maintenir le gaz en rotation dans le réacteur qui est "freiné " par ses propres pertes de charges. Wr =Qp Dr Làp=K V2 et Dr= De N => Wr =K V2 De N =Ape De - = K V2De N Avec Wr puissance utile pour mettre le gaz en rotation dans le réacteur Ap perte en charge du a l'écoulement dans le réacteur Dr débit dans le réacteur K coefficient regroupant pour la clarté de l'exposé les dimensions du réacteur, la viscosité, le nb de Reynolds, la rugosité, la masse volumique.... 30 V vitesse du gaz dans le réacteur N le nombre de "circulation " effectué par le gaz La formule précédente ne permet pas un calcul direct de N mais fait ressortir les paramètres principaux intervenants. Là aussi un calcul itératif est nécessaire n,K,V dépendent de N et il faut tenir compte de la perte de charge à la sortie du réacteur, elle même 35 fonction du débit entrée. Débit à la sortie du réacteur =débit à l'entrée du réacteur. Toutefois, les calculs précédents permettent d'étendre les résultats des essais effectués. Formes des électrodes. Une des interrogations constante pour améliorer les rendement était: comment avoir un arc continu ?Et ceci en évitant la solution de l'arc immobile, qui comme nous l'avons vu, entraîne des problèmes de tenue des électrodes, et de cot énergétique pour créer une induction suffisante pour stabiliser l'arc. La forme annulaire, 2 anneaux concentriques ou parallèles, offre le double avantage d'autoriser un arc continu sans être immobile, l'arc tourne sans fin et d'être à la fois la forme la plus adapté au réacteur. Optimalisation du profil. L'objectif est de: faciliter l'amorçage de l'arc et afin 5 d'avoir des caractéristiques de l'arc stables lui maintenir des dimensions physiques stables. Les électrodes générant le champ électrique, il convient de le maximaliser entre les électrodes et de le minimaliser à l'arrière de celles ci, afin de diminuer les contraintes sur les isolants électriques. Le champ électrique s'accroissant avec la dérivée du rayon de courbure de l'électrode et avec 10 les dimensions de celle ci dans la direction du champ - forme la plus éfilé pour les parties se faisant face entre lesquelles va être généré l'arc et forme arrondie avec le rayon de courbure le plus grand possible sans arêtes vives de l'autre coté. Inconvénient: en cas de courant important, la forme éfilé risque d'accroitre l'érosion des électrodes par augmentation de la température. Risque qui peut être limité si la vitesse des gaz 15 permet un refroidissement suffissant.Les échanges thermiques croissant avec le carré de la vitesse, la couche limite diminuant dans des proportions inverses et en passant à un nombre de Reynolds élevé d'un écoulement en régime turbulent. Dispositif optionnel de contrôle de l'arc par induction. On ne peut contrôler qu'indirectement les caractéristiques du plasma en agissant sur le courant et sur la vitesse gaz grâce à la recirculation. Mais il n'est pas possible d'agir directement sur la vitesse arc par rapport au gaz qui est le paramètre essentiel déterminant les pertes par convection donc la puissance spécifique. Dans certain cas, notamment aux très faibles vitesses ou lorsque la vitesse gaz est limitée par d'autres paramètres il est nécessaire de 25 moduler la vitesse de glissement de l'arc afin d'ajuster les caractéristiques du plasma aux valeurs souhaité. Si rendre immobile un arc dans un flux élevé est difficile, moduler sa vitesse de glissement est plus facile. La vitesse de glissement d'un arc est de P10% de la vitesse gaz, une variation de 5% de la vitesse arc représente une variation de 50% de sa vitesse de glissement par rapport au gaz. En prenant l'hypothèse que les pertes convectives varient avec le carré de la vitesse on perçoit la rangeabilité qu'il est possible d'obtenir sur les caractéristiques de l'arc. Nous avons vu que: Si F=CQ1/2SV3 et F=B 1 I z> B=1/2CQ SV3/1 I => Tout accroissement de V nécessite un accroissement de B dans un rapport proportionnel au 35 cube. Dans le cas présent nous ne cherchons plus a agir sur la totalité de la vitesse gaz mais sur la vitesse de glissement de l'arc=> un champ beaucoup plus faible est donc nécessaire:t>plus facilement réalisable malgré les dimensions de l'entrefer. Si ce champ est généré par une bobine parcourue par un courant lb, il est facile en changeant le sens de lb d'inverser le vecteur champ > inverser le vecteur de la force Fb générée.> " accélérer ou 40 freiner " l'arczz> diminuer ou accroître la puissance spécifique de l'arc. L'effet n'est toutefois pas symétrique, l'accroissement de la vitesse de l'arc qui est une diminution de la vitesse de glissement nécessite un accroissement de B de plus en plus faible la dérivée tend vers 0 lorsque Vg tend vers 0 car Fb tendant vers 0 lorsque Vg tend vers 0. Si on inverse le courant:> inversion de B =>inversion de Fb dans le sens d'une diminution de la vitesse arcz--accroissement de Vg qui est vite limité par la variation cubique de la fonction. Toutefois, ce n'est pas ici un inconvénient, l'objectif n'est plus d'immobilisé l'arc, mais de faire varier ses pertes convectives de façon à ajuster ses températures. Performances du dispositif: Il est possible d'obtenir un arc à partir d'une vitesse inférieure à lm/s jusqu'à plus de lOOm/s avec des puissances spécifique de l'ordre du KW à 50 KW/m. Il est difficile de donner des valeurs précises sur les températures de l'arc, la logique permet toutefois d'affirmer que si 10 nous pouvons stabiliser les paramètres de l'arc: courant, tension, et les pertes thermiques en stabilisant la vitesse et le glissement nous devrions obtenir des températures stables et reproductibles. Les caractéristiques du mélange à l'entrée sont supposées constantes. Autres possibilités offertes par le dispositif: Cette invention offre une " boite à outils " d'effets et dispositifs complémentaires pouvant être exploités. Suivant les utilisations permet: L'effet de " cyclone " , comme sur un aspirateur sans sac, maintient les particules, peut être également utilisé à des fins de filtre pour les particules solides. Une synergie accrue entre le " catalyseur plasma et catalyseur matériau ". Les parois du 20 réacteur peuvent être tapissées de matériau catalyseur ou même, formées de matériau catalyseur poreux. La synergie est multipliée par rapport à un guide arc " classique " munie d'une chambre de catalyse après traitement unique par l'arc, du fait des passages multiples de l'arc et de la proximité des parois. Utilisation de catalyseur poudre. Les 2 effets décrit précédemment peuvent être combinés, en 25 utilisant un catalyseur sous forme de poudre Avantage: avoir une très grande surface pour un faible cot, la surface du catalyseur croit de manière inversement proportionnelle à la taille des particules, un cube de 1cm a une surface de 6 cm2 sous forme de particules de 1.i 6m2. Le catalyseur et l'arc se trouve intimement liés. L'effet cyclone, comme sur un aspirateur sans sac, maintient les particules. Dans le cas de l'invention, il limite fortement la 30 consommation de catalyseur ainsi que la nécessité d'une récupération ultérieure et la " pollution " des traitements ou utilisation aval. Traitement de liquide soit sous forme pulvérisé soit directement par Utilisation d 'électrode liquide, du fait de la rotation, la force centrifuge devient prépondérante devant g, même à faible vitesse ce qui permet au liquide de rester plaqué dans 35 une gorge annulaire remplaçant l'électrode extérieure. Gorge réalisée dans un matériau isolant avec un canal conducteur au centre. L'arc prend naissance au coeur du produit lui même. Il est donc possible de traiter des liquides difficilement vaporisables ou pour lesquels on recherche un traitement particulier. L'effet est facilité par un accroissement de la température qui à l'inverse des gaz diminue la viscosité des liquides. Traitement de solide sous forme pulvérulente. L'effet cyclone sera utiliser comme précédemment décrit sauf pour la sortie des produits traités qui sera dans la zone de surpression centrifuge afin de favoriser l'extraction. Superposition d'onde: il est possible de créer une onde en utilisant l'énergie cinétique du gaz au moyen d'un obstacle ou d'une pièce vibrante ou par apport d'énergie extérieure autre moyen d'une ou plusieurs surfaces vibrantes. La forme en circuit fermé permet un renforcement de son amplitude, avec peu d'énergie il est possible de créer une onde de grande amplitude, il faut toutefois veiller à ce que le retour d'onde soit en phase, en ajustant les paramètres de façon à ce circonférence moyenne + distance ( effet doppler) parcouru par le gaz = longueur d'onde ou un multiple. Les ondes créées peuvent être longitudinales ou transversales. La création de ventre et noeud de pression offre un moyen supplémentaire de contrôle et d'action sur les paramètres de l'arc mais aussi des orifices d'admission et d'échappement du gaz ainsi que sur le positionnement de particules solides ou liquides à l'intérieur du réacteur. Mode pulsé L'invention grâce au dispositif optionnel de contrôle de l'arc par induction peut fonctionner en mode alternatif ou discontinu. Les substances à traiter sont introduites puis l'injecteur est 15 fermé, l'arc est amorcé dans le gaz immobile,il est mu par le champ magnétique. A la fin de la période de traitement l'orifice de sorti est ouvert et le gaz est extrait. La faible vitesse de l'arc de ce mode autorise des temps de séjour prolongé dans le plasma, couplé avec un nombre de passage d'arc à convenance, permet des traitements " poussés ",. Pour augmenter le rendement " chimique " si utilisation 02 à partir de l'air pour combustion 20 partielle, il serai intéressant de baisser le taux de N2 en couplant à l'invention un générateur 02 à zéolite. Qui délivre de surcroît un gaz sous pression. Champs d'applications: quelques exemples... Chimie: toutes les applications d'un guide arc classique ou l'on souhaite accroître les performances ou mieux connaître l'influence de chaque paramètre. 25 en remplacement ou combinaison avec un catalyseur. Particulièrement adapté dans les procédés nécessitant une puissance dans l'arc faible (ordre de grandeur du KW) mais devant travailler avec des débit variables dans une plage large (ordre de grandeur 1 à 10). Dépollution Traiter de gros volumes de gaz contenant souvent des produits corrosifs et 30 haute température sans avoir à le comprimer comme il est nécessaire pour un guide arc classique. Un fluide propre, air ou eau assure la mise en circulation. ce fluide peut aussi avoir d'autres fonctions, refroidissement, participer aux réactions... Les Essais 1er série d'essai Obtenir une vitesse réglable dans le réacteur avec un débit fixe. Mesures effectuées avec un anémomètre, plage de mesure de 0,4 à 40 m/s. IL a été possible de maintenir une vitesse de sortie de lm/s sur une section delOcm2 soit3, 6m3/h en faisant 40 varier la vitesse dans le réacteur de 5 à 30 m/s en jouant simultanément et en sens contraire sur la pression d'injecteur et sur la section. Pas d'équipement pour faire des mesures précises de P et S, ordre de grandeur 50 à 1000mb et de 1mm2 à 1cm2. Ce qui, pour un réacteur de 20cm2 de section, aux incertitudes de mesure et de l'écoulement aux vitesses élevées près, donnent un taux de recirculation de 8 a plus de 50. 2eme série d'essai: Vitesse fixe avec débit variable, la vitesse a été fixée à lSm/s le débit a pu varier dans un rapport de 4. Non limité par le principe mais par les possibilités de mesure et le manque de précision du réglage 3éme série d'essai: Essai du dispositif complémentaire de contrôle de l'arc par induction. Ne disposant de moyen d'observation sophistiqué, permettant de différencier la vitesse due 10 au gaz de celle due au champ magnétique, et afin de rendre plus apparente son influence, les essais ont été effectué dans le cas limite ou Vg tend vers 0, en pratique Vg 1m/s qui est une vitesse insuffisante pour déplacer l'arc,il est " accroché ". Ce qui permettait d'étudier le déplacement de l'arc en fonction de l'induction seule. Mesure de la vitesse de l'arc par un point de striction entre les électrodes donnant un mini de 15 tension à chaque tour, sinon V = cte ne dépend que de B, U générateur et de Rc limitant le courant. Il est possible de stabiliser la tension à une valeur constante jusqu'à une valeur de 80% de Uo soit un rendement électrique équivalent. En conservant Uo et Rc constant, il a été vérifié que la vitesse de l'arc croit avec B et que cette variation de vitesse change les caractéristiques de l'arc U,ID changement de la puissance spécifique en KW/m. Bien que, faute de matériel, il n'a pas été possible de le vérifié, en se basant sur les études déjà réalisées en conclure qu'il est possible d'ajuster les température de l'arc au moyen de B. 4éme série d'essai Essai comportement de l'arc avec recirculation sans induction. Ne disposant pas de matériel sophistiqué pour l'observation de l'arc (caméra ultra rapide) une méthode indirecte a été recherchée. Mise au point d'une méthode stroboscopique d'observation directe de la forme et du comportement de l'arc. En utilisant un point de striction entre les électrodes forçant l'amorçage en un point unique et 30 récurent puis en superposant des pics de tension très élevée et de courte durée sur l'alimentation continue, il est possible d'observer directement l'arc. Valeurs utilisées Uo=3KV pics Uc =1 5KV durée 3à 4pLs temps de récurrence 60Ls. Explication: les pics de tension génèrent des pics d'intensité générant une surbrillance de l'arc et rendant sa position visible. Le comportement de l'arc doit être suffisamment stable et 35 récurrent pour que les surbrillances se superposent à chaque rotation. Le courant moyen de l'arc doit être limité à une valeur permettant l'observation. En dehors de l'observation cette technique offre un moyen de générer un plasma à double caractéristique 5éme série d'essai Caméra, ne disposant pas de caméra ultra rapide mais d'un caméscope numérique à 25 images/s avec une durée d'exposition réglable, mini 1/4000/s, cette caractéristique a été exploité à la manière d'un stroboscope. En complément de l'essai 3, en ajustant la vitesse de rotation à un peu plus de 25T/s, il a été possible d'observer l'arc et de mettre en évidence la stabilité de vitesse de l'arc donc de ses caractéristiques par rapport au guide arc classique. Description de l'invention. Le dispositif se compose de 2 sous-ensembles: aérodynamique et électrique, plus un jeux de dispositifs optionnels. Aérodynamique Fig 1 Le dispositif est composé d'une enceinte annulaire (9) et d'une chambre annulaire de guidage 10 du flux (2) le réacteur, dans laquelle se trouvent les électrodes (3), deux ou plus, annulaires elles aussi, disposées selon une génératrice normale ou parallèle à l'axe de l'anneau, les électrodes sont situées sur un plan disque ou un tube Une buse d'injection réglable à section de passage variable (8) dont l'axe est tangentiel au réacteur. La section variable peut être réalisée par une simple vis pointeau dans un orifice 15 circulaire ou par un coin dans une section rectangulaire ou tout autre dispositif Un dispositif de réglage de la zpression entre la chambre annulaire de réaction (2) et la chambre interne de l'injecteur (5). Ce dispositif peut-être un simple capteur de Ap commandant en fonction d'une consigne une vanne de réglage de pression situé en amont de l'arrivée de gaz (1) ou un dispositif plus complexe agissant sur le processus en amont. Un dispositif d'évacuation des gaz après traitement (6) situé concentriquement à l'électrode intérieure afin de bénéficier de la force centrifuge qui tend à rejeter vers l'intérieur la colonne de gaz chaud, moins dense, créé par l'arc. Effet toutefois fortement diminué par l'agitation thermique. Fonctionnement Comme nous l'avons vu dans l'étude précédente l'éjection de gaz met les gaz dans le réacteur en rotation. Statistiquement chaque molécule de gaz a entre VN et N fois plus de probabilité d'être traiter que dans un système classique à passage unique. Toutefois, le "rendement chimique " est décroissant en fonction de N, il ne peut dépasser 100% en réalité il tendra vers une asymptote de valeur inférieure, fonction des conditions. Il est possible de régler la vitesse ou le taux de recirculation indépendamment du débit ce qui permet de donner à l'arc les caractéristiques souhaités Variantes du dispositif: Un orifice optionnel d'entrée de gaz sans surpression d'injection peut être adjoint. Il est situé 35 autour de la buse d'injection, afin de permettre au gaz d'être aspiré par la dépression générée. Il est muni d'un dispositif de contrôle de débit afin de pouvoir régler et maintenir au niveau souhaité le rapport entre le débit provenant de l'injecteur et le débit de l'orifice optionnel. Dans le cas ou le débit de l'orifice optionnel est imposé par un process extérieur il est possible d'agir en jouant sur la Z\p injecteur. Avantage: tout le débit traité n'a pas a subir la perte de charge de l'injecteur et donc la compression éventuelle, moyennant une vitesse de sortie proportionnellement plus grande à l'injecteur, il est possible de limiter son débit à une faible partie du débit total ou a l'injection de l'un des composés déjà sous pression dans le process. Plusieurs buses d'injections situées en parallèle sur la même génératrice ou en série sur la circonférence ou encore une combinaison des 2 systèmes. ou encore une combinaison de la ou des buses d'injections avec des arrivées gaz sans surpression exploitant-elles aussi les effet de la pression dynamique. Electrodes Il est possible d'avoir: une zone de striction en un point pour diminuer l'écartement entre les 10 2 électrodes afin de favoriser l'amorçage dans certain cas Plusieurs jeux d'électrodes situées sur génératrice cylindrique ou plan disque ou découpage d'une ou des 2 électrodes en secteurs pour augmenter la puissance par multiplication du nombre d'arcs ou combinaison des précédents. Dans le cas d'électrodes secteurs cette zone de striction sera située en début de secteur par rapport au sens 15 d'écoulement du gaz. Dispositif d'évacuation des gaz après traitement (6) La situation concentrique à l'électrode intérieure n'est pas la seule possible, suivant la géométrie, la taille et les conditions de fonctionnement tout autre point du réacteur pourra être 20 utilisé. Un dispositif complémentaire de contrôle de l'arc par induction peut être adjoint. Fig I et variante Fig 2 Variante pour guide arc classique, Fig 3 La partie aérodynamique du dispositif est identique à celui décrit sauf la chambre 25 annulaire de réaction qui devient droite afin de permettre l'usage d'un guide arc classique. Le retour du gaz au point d'injection afin de permettre la recirculation s'effectue par une ou plusieurs chambres de recirculation (13) deux dansle cas présenté. Ces chambres peuvent éventuellement contenir ou être tapissé d'un matériau catalyseur favorisant la réaction chimique. Un orifice d'échappement (6) de forme oblongue est situé face au volume inter électrodes, cet orifice pouvant donner dans une chambre de catalyse ou être la sortie du réacteur. Comme dans le dispositif annulaire, un orifice optionnel d'entrée de gaz supplémentaire muni d'un dispositif de contrôle de débit peut être adjoint. Afin de réduire les pertes de charge et d'optimaliser la recirculation la ou les chambres de recirculation (13) se terminent par une partie en portion de sphère. Suivant la taille du dispositif il sera opportun de lui adjoindre des venelles (15), réduction dans un rapport 3 des pertes de charge. Comme il s'agit d'une adaptation du système de recirculation à un guide arc classique, les électrodes ainsi que leur alimentation électrique reste classique. Mode pulsé grâce au dispositif optionnel de contrôle de l'arc par induction le réacteur peut 40 fonctionner en mode alternatif ou discontinu. Les substances à traiter sont introduites puis l'injecteur est fermé, l'arc est amorcé dans le gaz immobile, il est mu par le champ magnétique. A la fin de la période de traitement l'orifice de sorti est ouvert et le gaz est il extrait. La faible vitesse de l'arc de ce mode autorise des temps de séjour prolongé dans le plasma, couplé avec un nombre de passage d'arc à convenance, permet des traitements "poussés ". Electrique Se compose: d'un générateur électrique à courant continu auquel est superposé un signal d'un générateur alternatif haute fréquence, les deux pôles de l'ensemble étant reliés aux deux électrodes annulaires. Le générateur de tension ou de courant continue suivant les applications l'ordre de grandeur est de 1 à 10 KV ou lOOmA à la. Plusieurs montages sont possibles, mais le plus adapté en terme de rendement électrique est un générateur moyenne fréquence avec redressement et filtrage au secondaire et contre réaction au primaire pour la régulation de U et L. Puissance par arc alimenté de 100W à 10 KW Le couplage au réacteur se faisant au travers 15 d'un circuit LR Dans le cas d'utilisation d'un arc discontinu ce réacteur du fait de la fréquence de coupure d'arc contrôlable permet l'emploi d'un circuit récupérateur L, C, diode doublant la tension d'alimentation. Le générateur d'impulsions permettant l'amorçage, fréquence fondamentale de l'ordre 20 de OOKHz, fréquence de récurrence suivant application entre 10OHz et 1OOKHz, tension crête de 10 à plus de 50KV. Sauf dans le cas décrit dans les essais 4, moyen de générer un plasma à double caractéristique, la puissance du générateur d'impulsions peut être faible de l'ordre de 1 àlOOW suivant application. Le couplage entre générateurs peut être magnétique ou à 1 'aide d'une capacité. Un circuit bouchon LC plus diodes empêche les impulsions de remonter jusqu'au générateur continu. Du fait de sa constitution, il est facile d'isoler électriquement et thermiquement les électrodes annulaires, ce qui autorise l'utilisation de générateur à point milieu à la masse z:> divise les tensions par 2 sur les connections. Dans le cas de jeux d'électrodes multiples ou de secteurs, il faut multiplier les générateurs ou les dispositifs de couplage si les générateurs le permettent 30 Une autre solution, lorsque le générateur continu le permet, est de connecter 2 ou plusieurs arcs en série, avec un générateur d'impulsions d'amorçage unique mais relié aux différents points intermédiaires par des condensateurs de faible valeur dérivant les fronts, au cas ou la tension serai un peu juste il est possible d'adjoindre des circuits oscillants LC afin de bénéficier de son coefficient de surtension. Magnétique (optionnel) Composé de masses magnétiques (10) dirigeant le flux et d'une ou plusieurs bobines (12) le créant au moyen d'un courant qui sera ajuster en fonction des caractéristiques d'arc recherché. Le principe étant que B soit toujours orienté perpendiculaire à l'arc et au sens de déplacement. Le fonctionnement a été détaillé au chapitre: Dispositif optionnel de contrôle de l'arc par 40 induction. Il n'est pas nécessaire dans tout les cas, d'autre part la température de fonctionnement est limitée par le point de curie des matériaux choisi pour les masses magnétique et par la tenue en température des isolants du fils de la bobine. Dans le cas d'un fonctionnement dans des conditions proches de la température et de la pression ambiante, la réalisation en est facilitée et permet même un fonctionnement à débit 0, comme étudié dans les essais 3, l'alimentation en gaz à traiter se faisant cycliquement, cela autorise des "traitements " très poussé sur de faible quantité de produits. Par exemple traitement de liquide ou pulvérulent sous gaz neutre. Le dispositif peut fonctionner dans une large plage de pression et température d'ordre de grandeur d'une fraction de bar à plusieurs bars et à des températures jusqu'à plus de 10000C l'enceinte supportant les contraintes électriques de pression et de température ou une ou 10 plusieurs enceintes spécialisées extérieures y pourvoient. REVENDICATIONS 1) Procédé pour générer un plasma hors équilibre à caractéristiques contrôlés caractérisé par 5 la mise en oeuvre d'un ou plusieurs arcs entre une ou plusieurs paires d'électrodes fixes dans une enceinte à recirculation ou à passage multiple du gaz et de réactions chimiques grâce à l'action catalytique du plasma et des espèces qu'il génère. 2) Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il 10 est composé, d'une enceinte, d'une chambre de guidage du flux, d'électrodes, d'un orifice d'injection de gaz à section variable et à pression contrôlée contrôlant la vitesse et le débit du gaz injecté et d'un orifice de sortie du gaz. 3) Dispositif selon la revendications 2 constitué par un orifice optionnel d'entrée de gaz sans 15 surpression d'injection, situé autour de la buse d'injection, afin de permettre au gaz d'être aspiré par la dépression générée, il est muni d'un dispositif de contrôle de débit afin de pouvoir régler et maintenir au niveau souhaité le rapport entre le débit provenant de l'injecteur et le débit de l'orifice optionnel 4) Dispositif selon l'une des revendications 2 à 3 caractérisé en ce que l'enceinte (9) et la chambre de guidage du flux (2) sont de forme annulaire, que l'orifice d'injection de gaz (8) à section variable (4) et à pression contrôlée (1) a son axe situé tangentiellement à l'enceinte, que l'orifice de sortie du gaz est situé sur la circonférence intérieure (6), que les électrodes sont annulaires (3)qu'il y en a au moins une paire et qu'elles sont concentriques Fig 1 ou 25 parallèles Fig 2 5) Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que, l'une ou les 2 électrodes sont découpées en secteurs. 6) Dispositif selon l'une des revendications 2 à 5 caractérisé en ce qu'il se compose pour la 30 partie électrique d'un générateur électrique à courant continu couplé à un générateur alternatif haute fréquence et d'un circuit de couplage, le générateur de tension ou de courant continue a des caractéristiques suivant les applications dont l'ordre de grandeur est de 1 à 10 KV ou 1 OOmA à i A et la puissance par arc alimenté de 100W à 10 KW, le couplage au réacteur se faisant au travers d'un circuit LR, le générateur d'impulsions permettant l'amorçage a des caractéristiques suivant les applications dont l'ordre de grandeur est de, tension crête de 10 à plus de 50KV, fréquence fondamentale de l'ordre de 100KHz, fréquence de récurrence suivant application entre 100Hz et 100KHz, le dispositif de couplage entre générateurs se compose d'une capacité et d'un circuit bouchon LC plus diodes empêchant les impulsions de remonter jusqu'au générateur continu. 7) Dispositif selon l'une des revendications 2 à 6 caractérisé en ce qu'il comporte au moins un circuit magnétique (10) et une ou plusieurs bobines (12) générant un champ B perpendiculaire à ou aux arcs Fig let 2. 8) Dispositif selon l'une des revendications 2 à 7 caractérisé en ce qu'il comporte un circuit récupérateur L, C, diode doublant la tension d'alimentation. 9) Dispositif selon l'une des revendications 2 à 8 caractérisé en ce qu'il comprend une gorge annulaire d 'électrode liquide remplaçant l'électrode extérieure munie d'un injecteur tangentiel, la gorge est réalisée dans un matériau isolant avec un canal conducteur au centre. 10 L'arc prend naissance au coeur du produit lui-même. 10) Dispositif selon l'une des revendications 2 à 8 caractérisé en ce qu'il comporte un générateur de vibrations longitudinales (ondes de pression) réalisé au moyen d'un obstacle ou une pièce vibrante ou d'un apport d'énergie extérieure au moyen d'une ou plusieurs surfaces vibrantes ou d'une modulation de l'injection gaz. La forme en circuit fermé permet un renforcement de l'amplitude, avec un retour d'onde en phase, en ajustant les paramètres de façon à ce que circonférence moyenne + distance (effet doppler) parcouru par le gaz longueur d'onde ou un multiple. J 1) Dispositif selon l'une des revendications 2 à 10 caractérisé en ce qu'il comporte au moins un injecteur de produit à traiter, des clapets d'admission et d'échappement permettant de 20 fonctionner en mode alternatif ou discontinu. Les substances à traiter sont introduites puis l'injecteur est fermé, l'arc est amorcé dans le gaz immobile, il est mu par le champ magnétique. A la fin de la période de traitement l'orifice de sorti est ouvert et le gaz est extrait 12) Dispositif selon l'une des revendications 2 à il caractérisé en ce qu'il comporte un 25 générateur 02 à zéolite pour baisser le taux de N2 si de 1'02 est utilisé à partir de l'air. 13) Dispositif selon l'une des revendications 2 à 3 caractérisé en ce que la chambre de réaction (2) Fig 3 est droite, qu'il comporte une ou plusieurs chambres de recirculation (13) permettant le retour des gaz, que l'orifice d'échappement (6) est de forme oblongue et est situé face au volume inter électrodes et qu'il débouche dans la chambre de catalyse ou à la 30 sortie du réacteur, l'ensemble étant adapté à l'utilisation d'un "guide arc " classique. 14) Dispositif selon l'une des revendications 2 à 13 caractérisé en ce la chambre de combustion est composée ou est tapissée de catalyseur favorable à la réaction. 15) Dispositif selon l'une des revendications 6 à 14 caractérisé en ce que le ou les générateurs sont à point milieu à la masse, de façon à diviser les contraintes d'isolement par deux dans le 35 réacteur.