Brevet FR2890778A1 — publié le 20070316

-1- La présente invention est un complément au brevet N 2.839.808 publié le 21 novembre 2003 au Bulletin Officiel de la Propriété Industrielle N 03/47. Elle permet d'assurer une régulation précise et sûre des réactions de fusion nucléaire en chaîne des noyaux de deutérium, lorsque ce gaz est dissous en grande quantité dans les électrodes, en palladium, de chambres d'ionisation à plateaux. Le brevet N 2.839.808 est basé sur une explication théorique pour les dégagements d'énergie, parfois explosifs, constatés lorsque du deutérium est dissous en forte concentration dans une matrice en palladium. Cette théorie établit un parallèle entre les systèmes fissiles où la particule, vecteur des réactions en chaîne, est le neutron et le palladium où cette particule est le proton. Dans le palladium fortement chargé en deutérium, deux types de réactions nucléaires sont en compétition. L'une est dite à trois corps: proton + deutéron + deutéron, elle produit une particule alpha et un proton, l'énergie libérée étant équivalente à la fusion directe de deux deutérons en particule alpha. L'autre est la réaction: deutéron + deutéron qui apparaît après diffusion élastique du premier deutéron par un proton ou, éventuellement, par un neutron. Elle produit un noyau de tritium et un proton. Dans ces réactions, les protons sont conservés et si des réactions annexes du type: deutéron + deutéron interviennent, le nombre de protons en mouvement devient excédentaire. Le processus peut alors devenir multiplicatif, à condition que le palladium soit dans une configuration géométrique dite sur critique , pour le rapport de charge deutérium/palladium réalisé. Dans le brevet N 2.839.808, cette configuration est obtenue pour des chambres d'ionisation à plateaux, disposant d'électrodes en palladium, et enfermées dans une enceinte étanche sous pression de deutérium. Les particules chargées, issues des réactions nucléaires provoquent l'ionisation du deutérium gazeux lorsqu'elles peuvent s'échapper du palladium et donnent naissance à des charges électriques, recueillies sous forme de courant par une différence de potentiel entre les électrodes. Deux agencements d'électrodes sont possibles: l'agencement hétérogène , avec les cathodes en palladium et les anodes constituées d'un autre métàl, il fournit du courant continu, et l'agencement homogène , avec toutes les électrodes en palladium, il fournit un courant modulé, par l'intermédiaire d'un inverseur périodique de polarité. Le démarrage des chaînes de réactions est assuré par un ou plusieurs protons primaires issus de réactions: deutéron + deutéron, occasionnées par les neutrons de forte énergie d'une source externe, provoquant la diffusion élastique du premier deutéron. Le vecteur principal des réactions en chaîne est le proton de la réaction à trois corps 2890778 -2- qui, avec une énergie moyenne de l'ordre de 20 MeV, est susceptible d'accomplir des parcours importants: environ 0,84 g.cm-2, en masse surfacique, soit de l'ordre de 0,7 mm dans le palladium, environ 0,18 g. cm-2 dans le deutérium, soit de l'ordre d'une dizaine de centimètres sous une pression de 100 bars. Le but de la présente invention est de réguler la propagation des réactions de fusion nucléaire en chaîne, par interposition, entre les électrodes, d'écrans mobiles en matériau isolant, écrans destinés à arrêter ces protons de forte énergie. Le procédé est analogue à l'utilisation, dans les réacteurs à fission, de barres de contrôle absorbant les neutrons. Dans l'éventualité d'un échauffement excessif, le matériau constitutif des écrans, de même que les isolants utilisés pour les chambres d'ionisation doivent posséder une bonne tenue en température. Pour des essais préliminaires, le téflon, avec une épaisseur de 3 à 4 mm, peut convenir, mais une céramique est préférable. Les dessins annexés illustrent l'invention: la figure 1 est une coupe verticale du dispositif, dans le plan médian, avec les écrans en position de fermeture; la figure 2 est une coupe horizontale, dans le plan médian, avec les écrans en position de pleine ouverture. La partie droite du dispositif, avec l'électroaimant de commande, est seule représentée. La partie gauche est symétrique. Les appareillages annexes: alimentation en gaz, réservoir de détente, système de refroidissement, etc prévus au brevet N 2.839.808, ne sont pas représentés. A l'intérieur de l'enceinte étanche (1), capable de supporter une pression interne de l'ordre de 500 bars, une platine (2) porte quatre colonnes (3), formées d'éléments isolants identiques (4), entre lesquels sont disposés les constituants des chambres d'ionisation. Les dessins représentent un agencement dit hétérogène avec trois cathodes en palladium (5), plaques minces de forme carrée, maintenues par leur support (6) en acier inoxydable, deux anodes intermédiaires (7) à nappe de fil fin en tungstène, et deux plaques métalliques (8) : les anodes d'extrémité. La conduction électrique entre les éléments est assurée par une âme centrale (9), en acier inoxydable, interne aux colonnes (3). Le choix des connections électriques entre les anodes ou les cathodes est réalisé, au niveau des électrodes, par des anneaux conducteurs (10), ou isolants (11), enfilés sur l'âme centrale (9), et internes aux colonnes (3). La configuration représentée ne nécessite des écrans qu'autour de la cathode centrale mais, dans un agencement dit homogène , les écrans doivent être disposés autour de chaque élément en palladium, sauf pour les dernières cathodes, face aux anodes métalliques (8) d'extrémité. Deux ensembles d'écrans (12) sont en vis-à-vis et peuvent se chevaucher partiellement, l'extrémité 2890778 -3- libre est échancrée, de manière à dégager la partie centrale de la cathode (5) lors du recul des écrans (12) . Chaque ensemble d'écrans (12) est relié à un piston (13) qui coulisse dans un embout (14) à l'intérieur d'un tube en doigt de gant (15) en laiton ou tout autre matériau non magnétique, fixé de manière étanche à l'enceinte (1). Le piston (13) porte à son extrémité un noyau magnétique (16). Des passages (17) dans l'embout (14) sont prévus pour éviter la compression du gaz et faciliter les mouvements du piston (13). Selon l'intensité du courant qui les alimente, des électroaimants (18) commandent le déplacement des pistons (13) reliés aux écrans (12). Ce courant peut, éventuellement, être asservi de manière automatique à la puissance demandée à ce générateur d'électricité. Un ressort (19) entoure le noyau magnétique (16), il est destiné à compenser la force d'attraction de l'électroaimant (18) et à ramener les écrans (12) en position de fermeture lorsque le dispositif est au repos. En cas d'incident: échauffement excessif, surpression, ou tout autre anomalie, l'inversion du courant dans les électroaimants (18), renvoie dans un délai très court, les écrans (12) en position de fermeture. Ce dispositif de sécurité peut, éventuellement, être rendu automatique. La mise en service de ce générateur d'électricité reste semblable au processus décrit dans le brevet N 2.839.808. Le dispositif, objet de la présente invention, facilite considérablement les opérations et offre surtout une grande sécurité en cas d'évolution incontrôlée des chaînes de réactions. Les opérations de démarrage consistent à effectuer une approche dite sous critique en utilisant une source externe de neutrons de forte énergie. Le processus est tout à fait analogue à la mise en service d'un prototype de réacteur à fission. L'accroissement, par paliers, de la pression de deutérium permet d'augmenter le rapport de charge deutérium/palladium. L'irradiation externe par des photons X ou gamma, jointe à l'élévation de la tension de polarisation, augmente le chargement en surface des cathodes en palladium. Le recul progressif des écrans, dégageant la partie centrale des cathodes, permet un contrôle efficace de l'énergie produite. Une variante de la présente invention est envisageable avec des électrodes en forme de disques. Les écrans sont alors des lamelles commandées, comme pour le diaphragme d'un appareil photographique, par la rotation d'une couronne sur laquelle agissent des biellettes ou des crémaillères actionnées par les électroaimants. 2890778 -4- REVENDICATIONS 1) Dispositif pour contrôler la puissance d'un générateur d'électricité constitué d'un ensemble de chambres d'ionisation à plateaux, dont les cathodes ou toutes les électrodes, en palladium, sont le siège de réactions de fusion nucléaire des noyaux du deutérium dissous dans ce métal. Les électrodes recueillent, sous forme de charges électriques apparaissant dans le deutérium gazeux de remplissage, une partie de l'énergie des particules produites par les réactions de fusion nucléaire. Ces réactions sont propagées, en chaîne, par le mouvement de protons. Le dispositif est caractérisé par l'insertion, entre les électrodes des chambres d'ionisation, d'écrans en matériau isolant, absorbeurs des protons de forte énergie, qui sont les vecteur des réactions en chaîne entre les électrodes. 2) Dispositif selon la revendication (1), caractérisé par le dégagement en priorité de la partie centrale des cathodes en palladium Cet objectif est réalisé par chevauchement partiel des écrans et ouverture centrale, soit par recul d'écrans en opposition et disposant d'une échancrure profonde à leur extrémité, soit par un dispositif analogue à un diaphragme d'appareil photographique. 3) Dispositif selon les revendications (1) et (2), caractérisé par l'utilisation d'électroaimants extérieurs à l'enceinte étanche sous pression de deutérium, renfermant les chambres d'ionisation, et agissant chacun sur un noyau magnétique auquel sont attachés les écrans. Les noyaux magnétiques, entourés par un ressort de rappel, coulissent à l'intérieur d'un tube en doigt de gant, non magnétique, fixé de manière étanche à l'enceinte sous pression. 4) Dispositif selon les revendications (1) et (3) assurant, en cas de puissance excessive, ou pour tout autre anomalie, la sécurité du générateur d'électricité, par inversion du courant dans les électroaimants, provoquant le retour rapide des écrans en position de fermeture.