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" & nr a.t eur magnétohydrodynamique"-
La présente invention oonoerne un générateur magnétohydrodynamique (dénommé par la suite générateur MHD)
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comportant un canal dans lequel, en cours a do fonctionnement#* circule un gaz chauffe (gaz moteur), notamment un gaz rare, et qui contient au moine deux électrodes disposées face à face entre lesquelles s'écoule le gaz et qui sont reliées à une borne de .ortie négative et à une borne de sortie posi-
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ttvop et générateur étan,t en outre muni d'un dispositif pour la production d'un champ magnétique orienté au moins sensible- ment suivant la direction de la ligne de jonction dos électro- des et perpendiculairement à la direction d'écoulement du gaz,
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On sait qu'à l'aide de générateure mgn6toh1dro- dynamiquene dénommés également générateur a maguêtodynamiquen
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à gaz ou générateurs magnétodynamiques à plasma, il est possible de convertir directement de l'énergie thermique en énergie électrique, sans qu'il soit nécessaire de passer par le détour de machine rotative de production d'énergie, comme tel est par exemple le cas des générateurs entraînés par des turbines moteurs. L'application des générateurs MHD est particulièrement avantageuse pour l'utilisation de l'énergie atomique.
Le gaz moteur du générateur MHD est réchauffé dans ce cas dans un coeur de réacteur et il s'écoule à vitesse élevée dans le canal du générateur MHD. Une partie de l'en- thapie du gaz est convertie dans le générateur en énergie électrique. Le gaz refroidi est reoomprimé et est renvoyé dans le réacteur.
Dane un générateur MHD, on tire parti du fait qu'il est possible de produire une force électromotrice (FEM) à l'aide d'un gaz conducteur de l'électricité qui s'écoule perpendioulairement à un ohamp magnétique, cette force étant égale au produit vectoriel de la vitesse d'écoulement et de l'induction magnétique et étant donc perpendiculaire à la direction d'écoulement et à l'orientation du champ magnétique.
Cette force électromotrice peut être utilisée pour la produo- tion d'une énergie électrique. L'énergie électrique que l'on peut tirer par unité de volume d'un générateur MHD est propor- tionnelle au carré du produit de la vitesse d'écoulement et de l'induction magnétique et proportionnelle à la conduoti- vité du gaz moteur. En plue d'une vitesse d'écoulement élevée et d'un fort champ magnétique, on doitdono s'efforcer d'utili- ser un gaz moteur aussi bon conducteur que possible de l'élec- tricité.
Pour obtenir une conductivité électrique aussi élevée que possible, on a ajouté jusqu'à présent au gaz moteur
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des vapeurs de potaoaiuat ou de oéaium qui août partiellement ionisées thermiquement a une température de Sas de 1500 à 20000 1. On utilité en général 00=0 gaz moteur des gaz rare$ taxa que de l'argon et du krypton etoq qui ont été réchauffée dans un coeur de xa0aux nucléaire# le m'laD11 de vapeur do potassium ou do o6a1um au sa% moteur présente les inconvénients nuivantai pxaaüxane,6 il faut Mttr< wn oouvrl un appnr111a80 d'une complexité technique relativement élevée pour pouvoir adlan,., de lagon homogène une quantité d.to:m1n60 de rada, alcalin par unité de temps avec le gaz moteur.
Doux1.memont, il ne produit des portes ))tuppl<!a<ntair<9 d'énergie dans le gén4ra tour pax rayonnement des raies ou crêtes de rduonannet car Ilènergît dttxoîtation nécessaire à la production de ces ortten est très baaae pour les totaux uloc..ino u%ilic6..
L'invention a pour objet un g6n6rateur M!ïD fono- tionnant avec un gaz rare pur comme sa mo%eui k toute tempo rature voulue nana qu'il soit nécessaire d'ajouter don sabstan- ces facilement ionisables à oe gaz moteur.
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Selon une particularité essentielle de l'invention,
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un dispositif est placé devant les électrodes# par rapport
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à la direction d'écoulement du gaz moteur, pour la production
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dtilootrone libres dans le courant de gaz moteur exempt d'ione aloalina, et au moine l'électrode reliée a la borne de sortie Positive est, en fonotionnemento à un potentiel électronique
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de sortie suffisamment bas pour qu'elle soit capable d'omettre
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thermiquement des électrons à la température de fonctionnoaent.
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On lait que la température de$ électrons d'un gaz
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noble pur peut être un multiple de la température du gaI eoua l'influence de champs dlectriqueus Mai.
pour une densité défi- ni* de 68%> la température des électrons détermine la densité de oea électrons par une relation dtioni8at1on telle que
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représentée par exemple par l"quat1on de SARA. O'I,;-"d1r. que la densité croit pour un* température croissante. Donc,
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la conduotîvïté électrique d'un gaz rare croit fortement avee une température croissante d'électrons. Lorsqu'un g'n'ra%oW MHD .et boue ohardop il et forme dan. celui-oï un champ 4180- trique d'intln.it' 3 qui peut être utïlîod oontoPw'aon% k l'invention pouf décrit de la conduotivité électrique.
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Bow mettre en oeuvre un géniratour MEZ conforme llîaventiont deux conditions doivent être matintaittot 1) Au coin$ l'une des électrodes utilisées dans le générateur doit ttre capable dtimettre thormiquement le flux n'ooD8aire d'41$otronoo Tel ont le Cas des électrodes du genre den cathodes dénommées en L, les cathodes contenant dem oxydes, don oathodee au ttuaetèlle thorié et d'autrue électrodes imprégnées,
2) Dans le gaz moteur, il doit exister une faible densité initiale d'électrons pour que le flux du courant Puisse être initié dans le générateur même pour une intensité minimale du champ.
Cette densité peut tiré obtenue par exemple par une décharge auxiliaire devant l'entrée du canal du géné-
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rateur, par photo1onieation, par injection d'électrons ou par des dispositions correspondantes.
D'autres objets et avantages de l'invention sont mieux compris à l'aide de la description détaillée qui va suivre et du dessin sur lequel: les figures 1 et 2 sont des coupes longitudinales schématiques de deux modes de réalisation de l'invention.
Le générateur MHD représenté de manière très simpli- fiée sur la figure 1 comprend un oanal 1 dans lequel un gas moteur est en écoulement dans la direction d'une flèche 3 à une vitesse v. Le canal est délimité par des parois isolantes
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5 dans lesquelles sont montées plusieurs paires d'électrodes 7, 9 disposées face à face et reliées à des bornes de sortie non représentées sur lesquelles l'énergie électrique utile peut être prélevée.
Conformément à l'invention, on utilise un gaz moteur, de préférence un gaz rare, qui est exempt de métaux alcalins ou d'autres additifs gênant. Conformément à l'inven- tion, un dispositif 11 est agencé devant les électrodes 7,9 par rapport au sens de l'écoulement du gaz, pour produire dans le courant de gaz moteur une faible densité d'électrons, . par exemple par ionisation du gaz moteur. Dans la disposition . de la figure 1,on utilise à cet effet deux électrodes auxi- liaires 13,15 entre lesquelles est maintenue en cours de
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fonctionnement ur décharge uxilia1re d faible .tt...M.;6.
Le gaz faiblement ionisé parvient ensuite du dispositif 11 dans la partie proprement dite du générateur qui se trouve entre les lignes brisées et dans laquelle règne un champ magnétique 17 dont la direction est perpendiculaire au sens 3 de l'écoulement du gaz moteur et à la direction de jonction des électrodes 7, 9. Conformément à l'invention, l'une des électrodes 7 ou 9,notamment celle qui est reliée en coure de fonctionnement à la borne de sortie positive, est capable d'émettre le flux nécessaire d'électrons à une température qui est égale ou légèrement inférieure à la température du gaz.
Comme on l'a mentionné plus haut, les électrodes correspondantes peuvent être à cet effet activées de manière connue.
Le mode de réalisation représenté sur la figure 2 correspond au mode de réalisation décrit en regard de la figure 1 à la seule exception que la préionisation est effectuée dans le domaine 11' à l'aide d'une irradiation ionisante. On peut
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utiliser à cet effet un rayonnement ondulatoire de forte énergie ou un rayonnement radioactif. Si la distance séparant le réacteur et le générateur est suffisamment faible, il est superflu dans certaines circonstances de prévoir une direction particulière d'ionisation, car le rayonnement du réacteur produit suffisamment de porteurs de charge.
La préionisation peut être également obtenue par un champ à haute fréquence produit par des capacités ou par induction, l'intensité de ce champ devant être suffisante pour . provoquer une décharge gazeuse.