FR1464402A - Dispositif d'électrodes pour appareils magnéto-hydrodynamiques - Google Patents

Description

Dispositif d'électrodes pour appareils magnétohydrodynamiques. La présente invention concerne les dispositifs d'électrodes pour appareils magnétohydrodynami ques.

Les appareils magnétohydrodynamiques (que l'on appellera par la suite appareils MHD pour plus de commodité) comprennent les générateurs MHD qui produisent une énergie électrique par déplacement d'un fluide électroconducteur ou plasma par rapport à un champ magnétique. Le plasma utilisé est habituellement un. gaz électro- conducteur en provenance d'une source sous haute pression et à température élevée,. Le plasma en pro venance de la source s'écoule à travers le généra teur et, du fait de son déplacement par rapport au champ magnétique, il induit une force électro motrice entre des électrodes opposées se trouvant à l'intérieur du générateur. Le gaz constituant le plasma peut s'échapper dans un récipient ou, tout simplement, dans l'atmosphère, ou bien, dans des dispositifs plus compliqués, le gaz peut aboutir à un dispositif de récupération comprenant un dispositif de pompage destiné à ramener le. gaz jusqu'à la source. On peut obtenir la conductibilité du gaz par des moyens thermiques et/ou en. l'ensemençant avec une substance qui s'ionise facilement à la tem pérature opératoire du générateur. Pour l'ensemen cement, on peut utiliser du sodium, du potassium, du césium ou une vapeur d'un métal alcalin. Quel que soit le gaz utilisé ou la façon suivant laquelle on effectue l'ensemencement, les gaz résultants com prennent un mélange d'électrons,, d'ions positifs et d'atomes neutres, que l'on appelle, pour des raisons de commodité le plasma .

Dans un générateur MHD du type décrit, on utilise normalement un champ magnétique fixe et un écoulement de gaz unidirectionnel. Il en résulte qu'un tel générateur constitue, par son principe même, une source de courant continu. Si on désire obtenir un courant alternatif, on a recours habituel lement à un certain genre d'équipement auxiliaire destiné à transformer le courant continu en courant alternatif.

Les appareils MHD comprennent aussi les pom pes MHD qui mettent en aeuvre les moyens géné raux des moteurs à courant continu, c'est-à-dire que l'on peut considérer que le fluide conducteur, dans ces appareils est semblable. à un fil métallique ou conducteur suspendu dans un champ magnétique et parcouru par un courant qui est perpendiculaire à la fois à la longueur du conducteur et au champ magnétique. Dans ces conditions, il s'exerce dans le, conducteur une force. qui tend à le déplacer dans un. sens perpendiculaire à la fois au courant et au flux magnétique. Cette force, lorsqu'elle est appli quée à un conducteur liquide, déplace en avant le conducteur liquide, tout comme le ferait une pompe de type classique. Des pompes de ce genre sont uti lisées très couramment dans les travaux de, labora toires ainsi qu'à propos du déplacement de sodium liquide et de potassium-sodium liquide dans les réac teurs nucléaires. Les électrodes qui envoient le cou rant électrique à travers le conducteur liquide à l'intérieur du champ magnétique sont disposées à un endroit qui est ordinairement appelé l'étrangle ment de la pompe.

Les appareils MHD comprennent,, en. outre, les accélérateurs MHD qui sont construits et qui fonc tionnent sensiblement de la même façon que les pompes MHD, avec la différence que les pompes MHD sont généralement utilisées pour le, pompage de liquides, tandis que les accélérateurs MHD ser vent habituellement à. accélérer un gaz électro- conducteur.

La présente. invention constitue un perfectionne ment à la construction. d'électrodes décrite dans le brevet américain n 1.392.,895 de la demanderesse. En bref, l'électrode. décrite dans le brevet précité comprend une partie d'extrémité métallique expo sée au gaz électroconducteur et comporte, dans la surface d'extrémité, au moins un évidement qui est rempli d'une matière de remplissage résistante à la chaleur et électroconductrice à la température, opé ratoire .du gaz, ladite matière étant isolante à une température sensiblement inférieure à cette tempé rature.. Une partie, située tout au bout de l'extré mité de la matière métallique, reste exposée au gaz, de sorte qu'elle supporte les efforts de cisaillement provenant du frottement du gaz.

Conformément à la présente invention, on a créé un dispositif d'électrodes destiné à un. appareil. 1VIHD comportant un conduit destiné à l'écoulement d'un courant de gaz électroconducteur à une tem pérature d'au moins 1093 C à travers un champ magnétique, le :dispositif d'électrodes comportant 1 Des organes de base métalliques constituant une partie d'au moins l'une des parois du conduit précité, lesdits organes métalliques étant disposés perpendiculairement au sens d'écoulement du gaz et ayant une dimension qui, considérée dans ce sens d'écoulement, est plus petite que leur dimension perpendiculaire au sens d'écoulement précité du courant de gaz; 2 Une matière qui est électro- conductriee à la température opératoire dudit gaz et qui est sensiblement électro-isolante à une tempé rature sensiblement moindre que celle dudit gaz, cette matière recouvrant par contact la surface de chaque organe métallique de base à proximité du gaz précité et s'étendant dans le sens d'écoulement précité; 3 Un dispositif de refroidissement destiné à chaque organe métallique <B>de</B> base; 4 Des dispo sitifs d'espacement destinés à isoler électriquement les uns des autres les organes métalliques de base adjacents; 5 Enfin un dispositif destiné à empêcher au moins sensiblement une circulation de courant électrique parallèlement au courant de gaz précité et à travers la matière recouvrant les organes mé- talliques.de base adjacents.

D'autres caractéristiques et avantages de la pré sente invention seront mieux compris dans la des cription qui va suivre pour laquelle on se repor tera au dessin annexé sur lequel La figure 1 est une vue par-dessus d'un organe métallique faisant partie d'un dispositif -d'électro- des réalisé conformément à la présente invention; La figure 2 est une coupe fragmentaire prise suivant 2,2 de la figure 1; La figure 3 est une vue d'extrémité en coupe d'électrodes réalisées conformément à la présente invention; La figure 4 est une vue d'extrémité en. coupe d'une variante de réalisation; La figure 5 est une vue d'extrémité ,en coupe d'une autre variante de réalisation; La figure 6 est une vue en perspective d'une pla que de forme annulaire incorporant le dispositif d'électrodes réalisé conformément à la présente in vention; La figure 7 est une coupe partielle d'une élec trode incorporant des conducteurs;.

La figure 8 est une coupe partielle d'une autre variante de réalisation.

,On. va se référer maintenant aux figures 1, 2 et 3 qui représentent un dispositif d'électrodes réalisé conformément à la présente invention. Comme on peut le voir clairement sur les figures 1 et 2 un organe. métallique de base 10, en cuivre par exem ple, comporte un passage 11 destiné à loger un fluide de refroidissement, une partie d'extrémité 12 comportant une. rainure ou évidement 13 qui s'étend sur la longueur de l'organe. La rainure ou évidement 13 est remplie d'une matière semi-con ductrice 14 (représentée sur la fig. 3) qui sera dé crite plus en détail par la suite.

Lorsqu'elles sont montées dans un appareil MHD, les électrodes doivent, bien entendu, être isolées électriquement les unes des autres afin d'éviter une mise en court-circuit. Une matière 15 isolante et résistante à la pression comme par exemple du poly- tétrafluoréthylène, du liège, du caoutchouc ou un produit du même genre, est disposée aux régions de basses températures et à la surface inférieure (non représentée) éloignée du gaz et une matière réfractaire (ou bien la matière semi-conductrice. 14 représentée sur la lig. 3) par exemple de l'alumine, de la magnésie, de la silice ou du zircon est dispo sée ,entre les parties supérieures des surfaces laté rales 18 et 19 d'organes adjacents. Une matière ré fractaire appropriée doit être électro-isoiante à la température moyenne des .parois du conduit, elle ne doit pas former des mélanges fondant à basse tem pérature ou réagir chimiquement avec les matières utilisées pour construire les parois du conduit; elle doit être capable de supporter des efforts et des chocs thermiques aux températures caractéristiques des dispositifs MHD et elle :doit être chimiquement inerte vis-à-vis des produits de combustion.

Les gaz électroconducteurs ou plasmas, utilisés actuellement dans les appareils MHD, sont soit des gaz nobles chauffés jusqu'à une température d'au moins 1093;6 C ou à une température supé rieure soit des produits de combustion à une tempé rature. de 2 760 C environ.<B>De</B> ce fait,: une élec trode destinée à être utilisée dans des appareils MHD doit, dans tous Ses cas, être exposée à des températures supérieures à 1093,6 C pouvant va rier sur une plage considérable et risque beau coup d'être exposée à un plasma corrosif et/ou oxydant. Dans ces conditions, on a constaté qu'une matière semi-conductrice est des plus appropriées. La matière semi-conductrice peut être dopée avec une matière électro-émissive pour électrodes d'émet teurs.

Bien que la présente invention ne soit pas limi tée à l'utilisation d'une matière semi-.conductrice ou d'une matière réfractaire, elle sera décrite,, pour -des raisons de commodité et à titre purement illustra- tif, en utilisant une telle matière. De ce fait, qu'elle soit de nature réfractaire. ou non, la matière dépo sée dans les rainures 13 ne. doit pas s'oxyder lors qu'elle est exposée. au gaz électroconducteur et elle doit présenter un faible coefficient de dilatation pour empêcher, ou tout au moins réduire au mi nimum, les fissures ou effritement ou autres dété riorations de ce genre.

La conductibilité électrique de la matière semi- conductrice est fonction de. la température. De ce fait,, pour un gaz électroconducteur ou plasma donné et une conception d'électrodes déterminée, la tempé rature de la surface exposée de la matière semi conductrice dépend du gradient de température du <I>a<B>Z</B></I> dans la couche limite. et, étant donné que la conductibilité des gaz dépend fortement de la tem pérature, la dissipation par effet Joule dans la cou che limite dépend de. la température de. cette cou che. En outre, pour beaucoup d'applications" le gaz électroconducteur utilisé dans les appareils MHD réagit avec les matières réfractaires des électrodes et, de ce fait, consume lesdites matières qui peuvent être, par exemple, du carbone, du tungstène, du molybdène, du columbium ou un autre corps du même genre.

Uns matière semi-conductrice connue qui a donné des résultats satisfaisants est l'oxyde de, zirconium avec environ 6,4 %o (en moles pour cent) d'oxyde de calcium. Bien qu'une telle matière serve aussi bien dans une atmosphère inerte que dans une at mosphère oxydante, d'autres matières comme, par exemple, le diborure de. zirconium ou le nitrure de zirconium sans additifs ou bien des céramiques ré fractaires dopées soit avec de l'oxyde. de baryum soit avec de l'oxyde de calcium et d'autres corps du même. genre, peuvent être utilisées dans une at mosphère inerte, c'est-à-dire non oxydante.

A titre purement illustratif, un niveau convena ble d'émission. thermique pour des électrodes thermo- émissives est au moins de l'ordre de 10 ampères par cm2 qu'exigent les générateurs MHD et de <B>100</B> ampères par cm2 qu'exigent les accélérateurs MHD. Comme on, l'a mentionné auparavant. l'oxyde de zirconium dopé dans des proportions de 6,4%' (en moles pour cent) d'oxyde de calcium assure des caractéristiques électriques satisfaisantes.

Le refroidissement de la partie métallique de l'électrode 10 est nécessaire pour une opération continue prolongée et particulièrement lorsque le gaz électroconducteur est à une température d'en viron 2 760 C, comme c'est le cas pour un gaz électroconducteur approprié constitué par des pro duits de combustion. De façon caractéristique, grâce au refroidissement, la partie métallique de l'électrode peut être maintenue à une température d'environ 260 C seulement. La partie métallique de l'électrode 10 peut être constituée par tout métal approprié comme,, par exemple, du cuivre, du nic kel ou de l'acier.. En comparaison des électrodes comportant une partie métallique constituée par du cuivre ou un métal du même genre, on. peut uti liser du nickel ou de l'acier si l'on désire utiliser un fluide de refroidissement qui agit à haute tempé rature et à pression élevée comme, par exemple, de l'eau à 204 C et à une pression de 70 k,-/cm'.

Pour obtenir un effet de. frottement minimal, on doit orienter l'électrode de. manière que les rainu res ou évidements de forme allongée soient per pendiculaires à la direction de l'écoulement du gaz. On peut commodément déposer la matière semi conductrice dans les rainures ou les évidements par application à la truelle, par fusion ou par. une tech nique de pulvérisation. Toutefois, il est bien entendu que la présente invention n'est pas limitée au type de rainures représenté et décrit, étant donné que l'on peut utiliser plusieurs types de cavités pour retenir .d'une façon convenable la matière semi-con ductrice., De ce fait, si aucun potentiel de Hall n'est présent ou que ce. potentiel est faible, les rainures de l'électrode peuvent être. disposées pa rallèlement au sens d'écoulement du courant de gaz.

Une profondeur et une largeur convenables des évidements sont essentiellement déterminées par les caractéristiques thermiques de la matière semi conductrice. La profondeur st la largeur des évide ments sont avantageusement choisies de manière à assurer la température de surface désirée de la matière semi-conductrice dans ledit évidement, ce qui a pour résultat une conductibilité électrique maximum et, de ce fait, une chute de tension mini mum dans l'électrode pour la matière particulière qui a été choisie. La température optimum est, bien entendu, déterminée par la composition de la ma tière choisie. A titre purement iilustratif, une tem pérature d'environ 2115 C à une partie de la sur face exposée de l'oxyde de zirconium s'est révélée être satisfaisante.

On va maintenant examiner plus particulière ment la saillie 20 relativement étroite. constituée comme représentée sur le dessin. On peut voir en examinant la figure 3, que la partie d'extrémité 12 de chaque organe se trouvant à proximité du gaz est constituée par une première surface d'extrémité 21 et par une seconde surface d'extrémité 22 plus large qui est plus éloignée du. gaz, c'est-à-dire de la surface exposée 23 de la matière semi-conduc trice, que la première surface d'extrémité 21 pré citée. Les dimensions de la partie. d'extrémité 12 de chaque organe se trouvant à proximité du, gaz sont, de préférence, faibles, dans le sens d'écoule ment du gaz (c'est-à-dire de gauche à droite par exemple sur la fig. 3) en comparaison des dimen sions des organes qui sont perpendiculaires au sens d'écoulement du gaz. De ce fait, l'épaisseur de la matière semi-conductrice recouvrant - chaque sail lie 20 (ou surface 21) est inférieure à l'épaisseur de la matière semi-conductrice recouvrant le. res tant de chaque organe (ou surface 22). Du fait de la conductibilité thermique élevée de l'organe métallique qui comprend la saillie 20 par rapport à celle de la matière semi,conductrice, la température régnant à la surface 23 de la matière semi-conduc trice se trouvant sur les secondes surfaces 22 ou surfaces les plus éloignées du, gaz, se rapproche de celle- du gaz, tandis que la température de. la ma tière semi-conductrice se trouvant sur les saillies ou surfaces 21 est sensiblement moindre. Comme il ap paraît de façon évidente maintenant, l'épaisseur de la matière semi-conductrice se trouvant- sur les sail lies 20 peut être facilement choisie de manière qu'il règne, sur la totalité de cette région, une tempé rature qui est inférieure à celle à laquelle la ma tière semi-conductrice est éiectroconductrice, ce qui a pour effet d'assurer la présence d'une zone d'im pédance.- élevée dans la matière semi-conductrice re couvrant les organes adjacents. La température de la surface exposée 23 de la matière: semi-conduc trice se trouvant sur la seconde surface 22 -se rap proche de celle du gaz et, de ce fait;, ladite matière est électroconductrice.

La profondeur ou épaisseur de la matière semi conductrice se trouvant sur la seconde surface doit être rendue optimum, étant donné que des rainures de faible profondeur ont pour effet que la matière semi-conductrice se refroidit trop, ce qui aboutit à un rendement médiocre. Par ailleurs, tandis que des rainures très profondes augmentent la conduc- tibilité électrique de la matière semi-conductrice: de telles rainures ont pour effet que la matière semi conductrice s'échauffe trop. ce qui entraîne l'éro sion de l'électrode et une chute de pression accrue. Dans des essais réels, des rainures de 2.54. mm- de profondeur (perpendiculaire-- au sens d'écoulement du gaz) et de. 5:08 mm de largeur (dans le sens d'écoulement du gaz) ont donné des résultats: sa tisfaisants pour un flux thermique de 2,038 kgcai/ m2/heure. Une bonne règle d'évaluation par tâton nement pour déterminer une largeur consiste à te nir compte du fait que la largeur de la rainure doit avoir une valeur comprise entre une ou deux fois la profondeur de ladite rainure. Il existe une théorie pour déterminer de façon. satisfaisante les largeurs des saillies 20 ainsi que les profondeurs des rainures pour des allures de transfert thermi que données. En pratique, il est désirable que la largeur des organes de base 10 soit aussi faible qu'il est- possible dans la pratique, de manière que l'on . puisse utiliser un nombre maximum d'électrodes. Dans les essais réels précités on a mesuré une chute de tension aux électrodes d'environ 18 volts lorsque la température de la matière semi-conductrice cons tituée par de l'oxyde de zirconium déposée dans une rainure ,de 2;54 j < 5,08 mm, était comprise en tre<B>1726,7</B> C - et 1876,7 C tandis qu'à des tempé ratures comprises entre 2 004;6 C et 2<B>409</B> C la chute de tension dans les électrodes était d'environ 12 volts.

Comme ii apparaîtra de façon évidente main tenant, la matière semi-conductrice. représentée sur la figure 3 fonctionne de manière à constituer une surface continue, lisse et stable dans laquelle des parties espacées - qui fonctionnent comme électrodes électroconductrices, de manière à permettre la con duction de courant dans un sens perpendiculaire au sens d'écoulement du gaz alternent avec les par ties de la même matière qui fonctionnent comme des isolants électriques, ce qui empêche la conduc- tion de courant dans un sens parallèle au sens d'écoulement du gaz, c'est-à-dire que la matière se trouvant entre les parties alternantes électroconduc- trices assure la préférence de zones d'impédance élevée qui empêchent au moins quasi totalement la circulation de courant parallèlement au sens d'écoulement du gaz - dans la matière semi-conduc trice recouvrant des organes adjacents.

Si on examine la figure 4, on peut voir que l'agencement qui v est représenté est identique à celui représenté sur la figure 3 à. l'exception que la matière réfractaire 16; qui est éIeetro-isolante à la température opératoire du gaz et qui peut être, par exemple, de l'alumine.. est disposée entre les parties supérieures des organe-- adjacents 10 et s'étend jusqu'à la surface exposée 23 de la matière semi-conductrice 14. Bien que l'étendue de la ma tière réfractaire électro-isolante lfi n'a pas d'impor tance majeure pour empêcher la circulation de cou rant dans un sens parallèle au sens d'écoulement du gaz (la circulation de courants de Hall par exem ple)., ladite matière augmente réellement l'impé dance entre les zones électroconductrices. Toute fois, du fait de la rigidité structurale de cette ma Hère, sensiblement à toutes les température. elle supporte les efforts de cisaillement dus au frotte ment du aaz et.- de ce fait, réduit l'érosion ou cou lage possible de la matière semi-conductrice. La ma tière isolante 15 assure une étanchéité au aaz. La fi gure 5 représente -une autre variante du mode de réalisation représenté sur la figure 3. variante dans laquelle la rainure ou évidement 13 de la figure 2, a la--forme d'une rainure classique à trois côtés 24.. Bien que l'on, ait représenté et décrit à titre pure ment iliustratif des rainures rectangulaires, ii est bien entendu que la présente invention ne se li mite pas à ce type de rainures et que l'on peut uti- li5er d'autres configurations de -rainures sans sortir pour cela du cadre générai de ladite invention.

La figure 6 illustre l'application des moyens gé néraux de la présente invention, conformément à l'agencement de la figure 4. à une partie d'une pla que métallique 10a de formule annulaire. On peut utiliser plusieurs de ces plaques" par exemple, pour former une partie d'un conduit d'un générateur ou d'un accélérateur MHD à courants de Hall. Dans une variante, les plaques peuvent avoir une configu ration différente (par exemple être rectangulaires dans leur ensemble) et constituer une partie d'un conduit d'un générateur MHD du type en diago nal dans lequel les électrodes ne sont pas court- circuitées.

Dans un générateur ou un accélérateur MHD du type en diagonal , les plaques sont habituelle ment disposées en faisant un angle prédéterminé différent de 90 par rapport au sens d'écoulement du gaz, de manière qu'elles. suivent ou tout au moins suivent sensiblement une surface équipoten tielle. Dans les générateurs à courants de Hall, le plan des surfaces équipotentielles est normal au sens d'écoulement du gaz.

Les figures 7 et 8 sont des coupes partielles d'une variante de réalisation de l'agencement repré senté sur la figure 6. Si l'on examine maintenant la figure 7, on peut voir que des conducteurs 30 et 31, continus et de forme annulaire, noyés dans la matière semi-conductrice 14 sont en contact élec trique avec l'organe 10 à leurs périphéries exté rieures 32 et 33 tandis que leurs périphéries in térieures 34. et 35 sont adjacentes à la surface 23. Les conducteurs 30 et 31 sont. de préférence, cons titués par un métal résistant aux températures éle vées, comme par exemple le diborure de zirconium (ZrB_) qui a une résistivité d'environ. 50 X 10-s ohms cm et présente un point de fusion d'environ 2 982 C. Bien que l'on ait représenté deux conduc teurs sur la figure 7, il est bien entendu que l'on peut utiliser un seul conducteur ou un. nombre su périeur de conducteurs. Les conducteurs 30 et 31 selon, par exemple, la températre maximum qu'ils doivent supporter et des conditions dans lesquelles le générateur doit fonctionner, peuvent avoir leurs périphéries intérieures exposées au gaz ou bien être complètement noyés ait sein. de la matière semi-con ductrice. Si l'on utilise une autre matière. que le diborure de zirconium, le conducteur doit être constitué par un métal résistant aux températures élevées comme, par exemple, du platine et de l'acier inoxydable résistant aux températures élevées, mais on doit apporter une attention. particulière à la conduction thermique à travers le métal et aux ef forts d'origine thermique exercés au droit du métal.

Il est important de noter que la périphérie inté rieure des conducteurs 30 et 31 (ainsi que du con ducteur 41 de la fia. 8) se termine dans la partie électroconductrice de la matière semi-conductrice 14 ou tout au moins au voisinage immédiat de cette partie, ce qui a pour effet d'assurer un trajet de faible résistance aux courants électriques (en com paraison de celui offert par la matière semi-con- ductrice de l'organe adjacent 10). Toutefois, ii est important de noter que la matière semi-conductrice 14, lorsqu'elle est en contact sur une surface im portante avec une surface se trouvant à une faible température, comme, par exemple, celle de l'organe 10,. constitue un conducteur médiocre à cet endroit. De ce fait, si un courant doit circuler à travers une telle barrière de résistance élevée dans une électrode, il s'ensuit une chute de tension impor tante dans cette électrode. De ce fait, les conduc teurs 30 et 31, noyés dans la matière semi-conduc trice 14:, doivent être disposés et agencés de ma nière que lorsqu'ils sont en contact avec la partie chaude ou électroconductrice de la matière 14 en présentant, de ce fait, un trajet de faible résistance aux courants en provenance ou. en direction de cette région, ils n'offrent pas un trajet thermique impor tant ou significatif à partir de cette région jusqu'à l'un quelconque des organes refroidis ou bien n'amènent aucune perturbation ou réduction de la température de la partie électroconductrice de la matière 14. Les impératifs. précités peuvent être respectés par exemple en donnant au conducteur une faible section transversale et/ou en n'assurant qu'un contact électrique suffisant en des points es pacés entre les conducteurs et l'organe. 10, par exemple, de manière à assurer le transport du cou rant de régime de l'électrode et à ne pas transfé rer une quantité importante de chaleur depuis la matière 14, à travers les conducteurs 31 et 32., jusqu'à l'organe 10.

D'une façon générale.,, les impératifs fondamen taux qu'il est nécessaire de respecter pour le choix et la configuration d'un conducteur noyé dans la matière 14 sont : 1 Le conducteur doit être plus conducteur que la partie électroconductrice de la matière. semi-conductrice; 2 Le conducteur doit être capable de supporter les températures de fonc tionnement régnant à l'intérieur du conduit des appareils MHD; 3 Le conducteur ne doit pas réa gir avec la matière semi-conductrice; 4 Le con ducteur doit être capable de résister aux efforts thermiques importants ou bien doit être conçu de manière à supprimer les efforts; 5 On doit choisir une configuration grâce à laquelle l'électrode as sure le transport du courant d'électrode entièrement par lui-même ou jusqu'à un organe de base tout en n'apportant aucune distorsion appréciable des diagrammes thermiques de la matière semi-conduc trice et particulièrement les diagrammes thermiques relatifs à la partie éiectroconductrice de la matière semi-conductrice.

On préfère utiliser l'agencement représenté sur la figure 7 ,dans un générateur MHD du type en diagonal où le courant circule au. droit du con duit entre des électrodes opposées et, de là, jusqu'à un circuit de charge d'utilisation. Bien que l'on ait suggéré un conduit cylindrique,, il est bien en- tendu que le conduit peut être rectangulaire ou avoir une autre configuration. En outre, on peut également utiliser l'agencement représenté sur la figure 7 dans des générateurs de courants de Hall.

Dans un agencement de conducteur unique dans lequel un seul conducteur est noyé dans la matière semi-conductrice, un emplacement préféré,; est le long d'une ligne à température. constante comme, par exemple, au voisinage de la paroi latérale 36 où, dans ce cas, les gradients thermiques tendent à être plus ou moins perpendiculaires au sens d'écoulement ,du gaz, c'est-à-dire à la surface 23.

Lors de la fabrication d'une électrode, la matière semi-conductrice, comme par exemple. de l'oxyde de zirconium cuit jusqu'à 1649 C,. peut constituer la majeure partie de la matière semi-conductrice 14. Après avoir fixé un conducteur à l'organe de base, comme, par exemple, le conducteur 31 sur la fi gure 7, le conducteur et les surfaces 21, 36 et 22 peuvent être recouvertes d'une matière semi-con ductrice se présentant sous la forme .d'une pâte et la matière. semi-conductrice cuite est usinée de manière à assurer un ajustage complémentaire. En suite, la structure entière peut être traitée à une température appropriée, comme, par exemple 3l5-6 C, de manière que soit effectuée la liaison entre la matière semi-conductrice cuite précitée et l'organe de base.

L'agencement représenté sur -la figure 8 com prend un conducteur filiforme 41 noyé dans la ma tière semi-conductrice 14. Dans ce cas, on doit noter que le conducteur 41 n'est pas en. contact électrique avec l'organe 10. Cet agencement est des plus appropriés pour une utilisation .dans les générateurs de courants de Hall où un courant transversal,, circulant au :droit du conduit, est géné ralement court-.circuité.

Il apparaîtra maintenant de façon évidente. que les conducteurs noyés dans la matière semi-.conduc- trice peuvent présenter un grand nombre de confi gurations et avoir la forme, par exemple, d'un fil métallique, d'un anneau, d'un T, .d'un L, d'un U, d'une plaque et être segmentés. De plus, les con ducteurs peuvent être en contact continu ou dis continu avec un organe de base métallique froid ou en être isolés électriquement. Par exemple, on peut utiliser des fils métalliques ou autres (repré sentés par le trait interrompu 42) ayant une sec tion transversale de faible dimension, de manière à limiter la conduction thermique pour assurer un contact électrique entre un conducteur noyé dans la matière semi-conductrice et un organe de base froid qui, autrement, seraient isolés électriquement et thermiquement l'un de l'autre. En présence d'un transfert de chaleur suffisant jusqu'à la matière semi-conductrice, les conducteurs peuvent se termi ner en :dessous de la surface 23 et au voisinage de la partie électroconductrice de la matière semi- conductrice, de manière à assurer,<B>la</B> chute de ten sion désirée dans l'électrode. Toutefois, en pré sence de conditions de transfert de chaleur peu importantes et en présence d'une réaction faible ou nulle entre les conducteurs et le gaz, la périphé rie. intérieure des conducteurs peut être exposée au gaz- Dans ce cas, le conducteur n'agit pas comme électrode étant donné qu'un, courant circule encore entre la matière 14 et le conducteur. Comme on l'a déjà mentionné, ces conducteurs peuvent être continus et fermés sur eux-mêmes si on désire as surer un court-circuit ou bien les conducteurs peu vent être discontinus si on désire raccorder une charge d'utilisation aux bornes du générateur.

Claims (1)

1. RESUMF La présente. invention a pour objet à titre de produit industriel nouveau un dispositif d'électro des destiné à un appareil MHD, le dispositif d'élec trodes présentant les caractéristiques suivantes pri ses isolément ou en combinaison 1 Ii comprend des organes de base métalliques qui constituent une partie, d'au moins l'une des parois d'un conduit et qui sont disposées perpen diculairement au sens d'écoulement .du courant de gaz, leur dimension dans le sens d'écoulement du courant de gaz étant plus faible que leur dimen sion perpendiculaire au sens précité d'écoulement du gaz: une matière élcctrocondu.ctrice à la tempé rature opératoire du gaz et sensiblement éiectro- isolante à une température sensiblement inférieure à celle du gaz. ladite matière recouvrant par con tact la surface de chaque organe ,de base métallique à proximité du gaz et s'étendant dans le sens d'écou lement précité dudit gaz; un dispositif de refroidis sement destiné à chaque organe de base métalli que; des dispositifs d'espacement destinés à isoler électriquement les uns des autres les organes de base métalliques adjacents; un dispositif supplémentaire destiné à empêcher au moins sensiblement un pas sage de courant électrique parallèlement au courant de gaz précité et à travers la matière recouvrant les organes de base métalliques adjacents; 2 Le dispositif supplémentaire précité est conçu pour assurer des zones espacées d'impédance élevée dans la matière -de recouvrement précitée; 3 Ce. dispositif supplémentaire comprend une se conde matière sensiblement électro-isolante à la tem pérature opératoire du gaz; 4 Ce dispositif supplémentaire comprend un élément thermoconductenr en contact thermique avec chaque surface (se trouvant au voisinage im médiat du gaz) des organes de base métalliques et s'étendant jusqu'à un point qui est adjacent à 3a surface exposée de ladite matière .de recouvrement grâce à quoi la température de cette matière de recouvrement à l'endroit où elle recouvre l'élément thermoconducteur précité, est maintenue à une va leur suffisante pour devenir sensiblement éiectro- isolante; 5 La matière de recouvrement est une matière semi-conductrice; 6 L'élément thermoconducteur .est constitué par une saillie de l'un ou des deux côtés. de la surface se trouvant au voisinage immédiat du gaz de cha que organe. métallique de base; 7 La seconde matière précitée est une. matière réfractaire intercalée entre la matière de recouvre ment et chaque organe métallique de base qu'elle sépare ; 8 Chaque organe métallique de. base comprend une partie ,d'une plaque métallique comportant une ouverture centrale et se trouvant au moins approxi mativement le. long de surfaces équipotentielles lorsque l'appareil MHD précité fonctionne dans des conditions de régime; 9 La matière de recouvrement comprend un dis positif qui est au moins noyé partiellement dans ladite matière. et dont la conductibilité électrique est supérieure à celle de ladite matière de recou vrement à une température élevée; 10 Le dispositif qui est noyé dans ladite ma tière de recouvrement est constitué par au moins un conducteur métallique, de forme allongée, dont la dimension maximum est perpendiculaire au sens d'écoulement du courant de gaz; 11 Ce dispositif noyé dans la matière de recou vrement, est en contact électrique avec les organes métalliques précités; 12 La matière de recouvrement constitue une surface intérieure continue du conduit.