FR2729249A1 - Procede de preparation des dechets trities en vue de traitement et dispositif de traitement. - Google Patents

Abstract

L'invention est relative à un procédé de traitement des déchets contenant du tritium et aux dispositifs destinés à réaliser ce traitement. Le dispositif de base est constitué d'un nombre quelconque de colonnes ou récipients pressurisés (5), emplis d'un mélange de poudre de palladium ou titane d'une part, et d'une poudre de semiconducteur de type p tel que du silicium, d'autre part, (3) lesdites poudres étant disposées dans le récipient selon deux gradients de concentration variant en sens inverse entre 0 et 100%, et d'une façon telle que les deux extrémités de la masse de poudre puissent être connectées à un générateur électrique (8) & (1). En établissant le dispositif de cette façon, la percolation électrique entre les grains de palladium est rompue à un certain endroit de la colonne. On obtient une diode semiconductrice de très grande surface, dont le caractère poreux permet la traversée par le gaz à traiter.

Description

La présente invention est relative à un procédé de traitement des déchets contenant du tritium et aux dispositifs destinés à réaliser ce traitement.

Etat de la technique
L'utilisation de l'énergie nucléaire conduit à la production de grandes quantités de tritium. Contrairement aux autres éléments radioactifs qui sont stockés sous formes de composés stables et ensuite enterrés, le tritium est souvent intégralement rejeté dans la biosphère. A titre d'exemple, la quantité totale des rejets de tritium en France atteint 60 000 Curies par an et par réacteur. La quantité de tritium introduite dans l'environnement mondial par les seuls rejets autorisés de réacteurs nucléaires civils est de 1 mégacurie par an. (hors rejets militaires, rapport
C.E.E. LUYCKX & FRASER 1983)
Les rejets sont effectués sous forme de tritium gazeux et surtout d'eau tritiée.Contrairement aux gaz rares radioactifs produits dans les centrales nucléaires, qui sont eux aussi rejetés dans l'atmosphère en totalité, le tritium est susceptible de rentrer dans les cycles biologiques. II peut aussi être légèrement concentré par les êtres vivants. Une fois rentré à l'intérieur d'un organisme, le tritium suit en général le cycle de l'eau et demeure peu de temps à l'intérieur de celui-ci. Pourtant, une certaine partie des atomes de tritium s'intègre dans des molécules à longue durée de vie (Collagène, ADN. etc..) , à l'emplacement d'atomes d'hydrogène non-échangeables. II est peut alors irradier l'organisme pendant très longtemps.

La concentration de tritium dans la biosphère n'augmente pourtant pas actuellement: cela est du aux énormes quantités relachées pendant la période des essais nucléaires atmosphériques. Le niveau du tritium dans les eaux de surface à atteint dix fois la concentration naturelle après les essais en atmosphère du début des années soixante.

Cependant, si l'énergie nucléaire continuait à se développer, le niveau de tritium finirait par recommencer à s'élever. II en irait certainement rapidement ainsi si l'énergie thermonucléaire était utilisée à l'échelle industrielle. Les quantités de tritium contenues dans les installations du type TOKOMAK sont en effet très importantes, et les fuites impossibles à empècher totalement. Ces installation consomment un mélange DT pur et ne peuvent absolument pas traiter les mélanges contenant de l'hydrogène léger.

A moyen terme, le tritium représente donc un problème écologique sérieux, puisqu'il n'existe aucun moyen de le stocker ou de l'éliminer.

II est en théorie possible de le stocker dans des composés organiques (goudrons, paraffines, polymères) dans lequels certains atomes d'hydrogène seraient substitués. mais ce procédé n'est applicable économiquement qu'aux effluents très concentrés en tritium. Pour des effluents faiblement contaminés, il deviendrait nécéssaire de procéder à un enrichissement isotopique, ce qui est pratiquement impossible.

Le procédé faisant l'objet de la présente description est l'application au problème particulier de l'élimination du tritium d'un procédé aux applications plus larges déja décrit dans le brevet ne.9006329 du 22 05 1990.

DESCRIPTION
La présente invention est basée sur la combinaison de deux phénomènes physiques connus: -Le champ électrique intense qui règne dans la zone de jonction entre un métal et un semi conducteur.

-La capacité exceptionnelle que possèdent les isotopes de l'hydrogène de pouvoir diffuser dans certains métaux tels que le palladium ou le titane.

Lorsque l'on met contact un semi conducteur de type p (tel que du silicium dopé de façon convenable) et un métal tel que le palladium, on crée une diode à jonction. Cette diode ne laisse passer le courant que dans un seul sena Pour des courants de sens inverse, la diode est isolante. C'est cette polarisation inverse qui est utilisée ici Un champ électrique intense apparait dans la zone de jonction (de l'ordre de 100 Mégavoits par mètre si l'on considère une jonction de un miaornètre d'épaisseur supportant une tension inverse de 100 volts qui sont des valeurs habituelles) Ce champ électrique compresse les noyaux d'isotopes de l'hydrogène dans la zone de jonction.La distance moyenne entre les noyaux diminue, ce qui augmente leur possibilité d'interaction par effet tunnel. Si les isotopes présents sont du deutérium ou du tritium, ils peuvent subir une réaction de fusion du type:

<tb> (1)D+D---- > T+p <SEP>
<tb> (2)D+D----- > 3He+n <SEP>
<tb> (3) <SEP> D <SEP> +D--- > <SEP> He
<tb> (4)T+D-- > He+n <SEP>
<tb>
La réaction DT étant la plus probable, si le mélange isotopes de l'hydrogène initial contient une quantité notable de tritium, cellci va diminuer.Cependant. une petite quantité de tritium est aussi produite simultanément par la réaction (1). II s'établit un équilibre. la quantité de tritium se stabilisant à une valeur de l'ordre de quelques dizaines de nanocuries par gramme de palladium. (Fig.1)
Plus la surface de jonction est importante, et plus celle-ci est accessible au tritium, et plus la réaction d'élimination de celui ci s'effectue rapidement.

REALISATION DE L'INVENTION.

Les déchets tritiés sont incinérés et l'eau tritiée produite est condensée. Une certaine quantité d'eau lourde peut être ajoutée à ce stade, si le mélange isotopique initial est trop pauvre en deutérium. Cette eau est électrolysée pour produire un mélange gazeux d'hydrogène.

deutérium et tritium. Ce mélange gazeux est ensuite traité par passage à travers le dispositif décrit ci-dessous.

Les diodes à fusion constituant la coeur du dispositif sont construites en utilisant le palladium, le titane, ou le conducteur protique sous forme de poudre. Le semiconducteur de type p est lui aussi utilisé sous forme de poudre.

Dans la description ciaessous, on désignera le semiconducteur de type p par le vocable "silicium" pour alléger le texte, étant entendu que le terme recouvre aussi les composés suivants: silicium. germanium, sulfure de cuivre, arséniure de gallium, sulfure de plomb, oxyde de zinc, oxyde de cuivre, oxydes de plomb, sulfure de palladium. sélénium.

Le conducteur protonique peut être du palladium. titane béryl en poudre, antimoniate de mercure (Sb204Hg2). II sera désigne cdeesous sous le vocable "palladium1, pour aérer le texte.

Dans une colonne recouverte intérieurement d'un matériau isolant, contenant dans sa partie inférieure une électrode en palladium, on tasse une couche de palladium en poudre. On ajoute une couche supplémentaire contenant une petite proportion de siiiaum. On continue à ajouter des couches additionnelles. en augmentant progressivement la quantité de silicium. On termine par une couche de silicium en poudre pur, entourant une électrode en cuivre.A un certain niveau de la colonne, la percolation électrique des grains de métal s'interrompt et une jonction métal/semiconducteur de très grande surface s'établit Une telle colonne est équivalente à l'association de nombreuses ponctions, certaines utilisées dans le sens conducteur, d'autres dans le sens bloqué. (Fig 2a) La colonne peut etre pressurisée avec le mélange hydrogéné. Une telle colonne possède une résistance élecbique importante, et une tension inverse élevée: plusieurs centaines à plusieurs milliers de volts.On se place dans la partie de la courbe caractéristique où le courant inverse reste faible. (Fig. 3)
De façon à améliorer les caractéristiques de cette diode de façon empirique, on peut déterminer la partie de la colonne où le dégaéé,éent thermique est le plus intense (en observant la fusion d'une couche de givre sur la colonne.) Lors de la construction des cdonnes suivants, on modifiera le rythme de variation de la concentration relative en palladium et en silicium pour atteindre plus vite et sur une plus grande partie de la colonne la concentration relative qui correspond au dégagement de chaleur maximal. Ainsi, on augmente la surface de la diode équivalente.

(Fig. 2b)
On peut faire circuler un courant de mélange hydrogéné pressurisé à travers une suite de colonnes ainsi écrites. La concentration en tritium diminue à chaque passage.

D'après les expériences préliminaires de l'auteur, et sous réserve d'erreurs expérimentales, un remplissage avec du deutérium gazeux pur conduit à l'apparition en quelques heures d'une petite quantité de tritium.

Par oxydation sur de l'oxyde de cuivre au four tubulaire (fig. 4) suivie de comptagede la radioactivité de l'eau lourde tritiée par scintillation liquide, on mesure environ 100 nanocuries pour une colonne contenant quelques grammes de poudre de titane ( celle colonne était réalisée à partir d'une colonne à HPLC revètue intérieurement d'un tube en matière plastique) II semblerait que lorsqu'on augmente la concentration de tritium en doublant la pression, (de 2 bars à 4 bars) la concentration diminue après quelques heures, pour revenir à la concentration initiale.

La concentration en tritium (mesurée en nanocuries par gramme de métal) serait ainsi assez peu dépendante de la pression du mélange gazeux. En d'autres termes, il semble que la concentration en tritium ( mesurée en nanocuries/ millimole de deutérium sur le mélange gazeux ramené à 1 bar en fin d'expérience) décroisse avec la pression de travail. On aura intérèt à travailler à une pression la plus haute possible, si l'on veut que l'activité du mélange ramené à pression ambiante soit aussi faible que possible, de façon à permettre le rejet dans l'atmosphère. (de l'ordre de 1000 bars)
La taille des colonnes est indifférente, de même que leur diamètre.

Cependant. le diamètre des colonnes doit permetre l'évacuation de la chaleur due au passage du courant et aux réactions nucléaires.

Une tension électrique spontanée devrait apparaître dans certains cas, par effet radiovdtalque. (Formation de paires électronsttrous au sein de la jonction, sous l'effet de I'énergie libérée par les fusions) II n'a pas été possible de mettre cette tension en évidence lors des expériences préliminaires mais il faut rappelle cette possibirité qui conduirait à une auto-polarisation et à la possibilité de produire directement du courant.

Des neutrons rapides doivent aussi être émis. Ils n'ont pas été recherchés spécifiquement dans cette première phase d'expérimentation et doivent de toute façon être émis en faible quantité. II en irait autrement si l'on traitait des mélanges fortement tritiés. Les colonnes peuvent être immergées dans un bain d'huile de façon à récupérer les calories dégagées et à capturer les neutrons.

La chaleur produite peut être utilisée pour le chauffage ou pour vaporiser un fluide moteur. (eau, butane, fréon, ammoniac, est..)
La détente de ce fluide sera utilisée dans une turbine ou dans un moteur
à piston, par exemple pour entraîner un générateur électrique. On verra
plus loin que la température est limitée à 200"C pour les dispositifs
utilisant le titane et environ 300oC environ pour les dispositifs utilsant le
palladium. ce qui limite le choix des fluides moteurs aux corps dont la
température de vaporisation est faible, et le rendement total en
conséquence.

Les neutrons rapides émis emportent une quantité de mouvement
notable, et peuvent être utilisés pour la propulsion de véhicules spatiaux:
II suffit de disposer d'un seul coté du dispositif un écran constitué d'un
composé réflecteur de faible poids moléculaire. (Béryllium ou carbone
par exemple) Les neutrons ne seront émis que d'un seul coté de l'engin,
et une force motrice dirigée en sens inverse agira sur l'engin. Cette force
est relativement faible mais peut être exercée pendant très longtemps
sans consommation excessive de carburant, permettant d'atteindre des
vitesses considérables.

On a intérèt à dégazer le métal avant le compactage du mébnge de
poudres: I'augmentation de taille des grains de poudre par inserffon des
atomes d'isotopes d'hydrogène provoque ensuite un auto-*ittage qui
conduit à un meilleur contact entre les grains et une augmentation de la
surface de jonction.

L'auteur à interprété les propriétés des noyaux des isotopes de
l'hydrogène dans le palladium et le titane à l'aide d'une hypothèse: la
Diafluidité. (voir en annexe) Cependant la réalisation de la présente
invention ne préjuge pas de la cause réelle des phénomènes observés.

Un autre mode de réalisation de l'invention est caractérisé en ce
que les dispositifs de conditionnement du mélange de poudres et
de refroidissement n'absorbent qu'une faible partie du flux de
neutrons rapides produit lors du traitement de fortes concentrations
de tririum, une telle disposition rendant possible l'utilisation desdits
neutrons à des fins diverses telles que production de
radioéléments, transmutation (dite improprement incinération) des
éléments radioactifs lourds, utilisation dans des réacteurs hybrides
combinant fusion et fission, génération des neutrons pour des
applications industrielles ou de recherche, utilisation de la quantité
de mouvement des neutrons émis dans une direction particulière
délimitée par une disposition dissymétrique autour du dispositif
d'un corps ralentissant et absorbant les neutrons.

ANNEXE: HYPOTHESE DE LA DIAFLUIDITE
Le phénomène de dégagement calorifique attribué à des réactions de fusion froide" présente des caractéristiques tout à fait particulières qui ne sont explicables par aucune théorie physique connue. Les faits les plus intrigants sont le faible nombre de neutrons observés, le caractère pulsé et aléatoire des réactions observées, et les difficultés à obtenir des résultats reproductibles.

En face d'un phénomène entièrement nouveau, il est parfois nécéssaire de répondre par une théorie de même nature. Cest un exercice périlleux. mais il faut quelquefois s'y résoudre. A l'évidence,
I'explication correcte du phénomène de fusion froide nécéssite un saut conceptuel. Je propose ici une théorie qui pourra paraitre audacieuse mais qui à le mérite de prendre en compte les résultats observés et de pouvoir être confirmée ou infirmée par quelques expériences simples.

Voir aussi: F. David, FUSION, Jan.-Fev. 1994, pp 5860 Alcuin,
Paris.

Je propose que dans certaines conditions. une certaine proportion des noyaux de deutérium à l'intérieur du réseau cristallin du palladium se trouvent découplés de l'agitation thermique et se rassemblent dans un niveau d'énergie unique. (le niveau fondamental) Les noyaux de deutérium étant des boss, ils se trouveraient donc décrits par une fonction d'onde unique. Les noyaux de deutérium seraient donc placés. au moins pour une certaine quantité d'entre eux. dans un état analogue à l'état
Superfluide de l'hélium 4, mais à Intérieur du réseau cristallin du palladium. Je propose pour cet état particulier le vocable de "DIAFLUIDITE".

II y aurait une différence de température d'environ 300k entre les deutons et le réseau de palladium environnant. C'est difficile à concevoir mais remarquons que la physique des Plasmas nous donne des exemples encore plus extraordinaires de découplage thermique: dans certains plasmas, la différence de température entre les électrons et les noyaux peut dépasser plusieurs dizaines de milliers de degrés.

La diafluidité permettrait d'expliquer l'extraordinaire capacité du deutérium à diffuser à travers le palladium massif à température ambiante. Etonnés par celle anomalie, les premiers physiciens qui ont étudié ce métal l'expliquaient par d' hypothétiques "micropores" qui n'ont jamais été mis en évidence.

Par analogie avec l'hélium superfluide, on peut penser que les noyaux DIAFLUIDES sont dispersés dans tout le volume du palladium et non pas localisés en amas. II est aussi possible que les microcristaux de la pièce de palladium délimitent des microdomaines isolés des autres d'un point de vue quantique. Cela aurait évidemment des conséquences tout à fait différentes. Seule l'expérience pourra nous renseigner sur ce point.

L'énergie produite par la fusion de deux noyaux de deutérium en un noyau d'hélium serait donc transmise à l'ensemble des normaux de deutérium et ensuite seulement au réseau cristallin du palladium, sous forme de chaleur. (Dans la fusion dassique. I'énergie est emportée sous loime d'énergie cinétique par les produits de fusion:: tntium+proton ou hélium 3+neutron, ou plus rarement, sous forme d'un rayon gamma de 24 Mev.)
Dans l'état Diafluide, L'énergie transmise à l'ensemble des noyaux de deutérium pourrait se localiser sous l'effet de fluctuations quantiques dans certains noyaux qui deviendraient des deutons ballistiques virtuels et fusionneraient immédiatement. (fusion en chaine) II suffirait que ces deutons ballistiques aient une énergie d'environ 20 keV pour fusionner. En supposant un rendement parfait. une fusion libérant 24 MeV pourrait en théorie entrainer un millier de nouvelles fusions.

Remarquons que de tels deutons ballistiques auraient un parcours très limité dans le métal, interdisant leur détection directe. On devrait cependant enregistrer un rayonnement de freinage dans le domaine des rayons X mous.

Plutot que de considérer l'existance d'un phénomène aussi exotique que la fusion en chaine de deutons ballistiques, remarquons qu'il est aussi possible que l'énergie libérée par une première fusion supprime la diafluidité des noyaux voisins en les faisant passer dans un état d'énergie supérieur. II resteraient bloqués sur place dans le réseau cristallin alors que dans le même temps d'autres noyaux continuent d'arriver dans la zone, y perdant à mesure leur caractère diafluide. On a donc augmentation localisée de la concentration en deutons, et donc de la pression et de la probabilité de fusion tunnel. L'augmentation de pression peut-etre considérable et le phénomène s'amplifie de lui-même en l'espace de quelques fractions de seconde.

Nous sommes en présence d'un EFFET FONTAINE DIAFLUIDE.

(Par analogie avec l'effet fontaine observé dans l'hélium superfluide)
Dans les deux hypothèses, L'énergie libérée ferait passer rapidement un nombre de deutons important dans un état d'énergie supérieur, ce qui supprimerait la diafluidité et stopperait la réaction au bout d'un laps de temps très court. Ceci expliquerait le caractère pulsé et auto-limité du dégagement d'énergie, les quelques neutrons observés étant émis de façon marginale en fin de chaine, lors de l'extinction du processus.

L'énergie calorifique finalement transmise au palladium devrait produire une brusque dilatation pouvant être mise en évidence par des microphones sensibles sous forme de faibles claquements, corrélés avec les bouffées de neutrons. (ce qui aurait été observé par une équipe russe.

On voit tout de suite que l'énergie émise à chaque pulse doit varier de façon non linéaire avec la masse totale de I'echntilion de palladium. Une telle observation, surprenante à priori, a justement été notée par plusieurs expérimentateurs.

Au bout d'un certain laps de temps, les noyaux de Deutérium retomberaient sur le niveau de basse énergie. régénérant ainsi l'état
Diafluide et le cyde pourrait ainsi être réinitié par un évènement unique de fusion. (ou un nombre limité de tels événements)
La première fusion pourrait être une fusion spontanée (très rare sauf dans la phase métallique du coeur des planètes géantes (Jupiter,
Satume, Uranus, Neptune) où la masse énorme de deutérium compense la faiblesse du taux de fusion spontanée) soit une fusion "facilitée" par un système expérimental adéquat augmentant la densité des noyaux ou leur énergie. (A l'aide d'un champ électrique dans l'expérience de Fleischmann et Ponts. mais aussi, probablement, par accélération de deutons sur une cible de palladium/deutérium)
Les muons du rayonnement cosmique, par leur pouvoir de catalyseurs de fusion, pourraient aussi provoquer ces fusions initiales. Certains auteurs (Winter, Phys. rew. 85-687. 1952) ont affirmé que le palladium naturel était légèrement radioactif, ce qui n'a pas été confirmé. Cela pourrait être dû aux réactions de fusion des faibles quantités de deutérium toujours présentes dans les échantillons de palladium.

II serait intéréssant, dans cette optique, de mesurer la température d'équilibre d'une masse importante de Palladium chargé de
Deutérium isolée dans un calorimètre. OMiendrait-on une température supérieure à l'ambiante?
L'hypothèse de la Diafluidité peut être facilement mise à répreuve de plusieurs autres façons:
1) Les noyaux de deutérium étant chargés, leur Diafluidité produira des anomalies de conductivité mesurables par les méthodes classiques d'étude de la supraconductivité. (Absorption microonde, recherche d'effet Meisner à basse température, etc...)
Remarquons tout de suite une conséquence importante de la
Diafluidité: Le phénomène de fusion froide doit avoir lieu d'autant plus facilement que la température est plus basse.

De façon troublante. alors que le palladium pur n'est pas supraconducteur, I'alliage PalladiumlDeutérium présente des propriétés supraconductrices. (Johnson et. al. Modem Physics Letters,3,1989,795 803) Cela a été interprété en termes de supraconductivité électronique classique. II est possible que la
Diafluidité des noyaux de deutérium explique en partie ou en totalité ces observations.

Les anomalies de conductivité dues à la Diafluidité doivent différer de façon sensible de celles dues aux électrons supraconducteurs.

Les deutons étant environ 4000 fois plus massifs que les électrons, on doit voir se manifester des effets dus à leur inertie: l'accélération ou la décélération rapide de pièces en alliage Palladium/Deutérium doivent produire des impulsions électriques mesurables.(Les deutons se déplaçant avec retard par rapport au réseau métallique, ce qui équivaut à un courant électrique) De même, les ondes sonores doivent être atténuées de façon particulière avec production d'ondes électromagnétiques de même fréquence. (comme dans une céramique piézoélectrique) Ces deux effets s'ils existent, doivent être facilement mis en évidence.

Du fait de leur faible masse, seuls des isotopes de l'Hydrogène et peute de l'Hélium seraient capables d'exhiber un tel comportement dans certains réseaux cristallins bien particuliers (comme le Palladium), ce qui explique que ce phénomène soit passé inaperçu jusqu'alors.

Par analogie avec les paires d'électrons observées dans les métaux supraconducteurs et avec les paires de noyaux d'hélium 3 dans l'hélium 3 superfluide, il est possible que des couples de deux noyaux d'hydrogène léger (protons liés par l'intermédiaire de déformations transitoires du réseau cristallin hôte), puissent exprimer le comportement global d'un boson, et donc donner lieu aux mêmes types de phénomènes que les noyaux de Deutérium. Ceci expliquerait les observations paradoxales de dégagement calorifique dans les expériences effectuées avec de l'eau légère. La même remarque vaut pour le tritium, qui est un fermion, comme le noyau d'hydrogène.

La probabilité de la réaction DT étant bien supérieure à celle de la réaction DD, le tritium produit à chaque fin de "pulse" est immédiatement consommé lors des cycles suivants, la quantité totale de tritium se stabilisant à un niveau très bas: ceci explique que l'on n'ait jamais pu mettre en évidence de quantités importantes de cet isotope radioactif lors de l'analyse de palladium ayant servi à des expériences de "fusion froide". Seuls demeureraient parmi les "produits de fusion" l'Hélium 4 ( ayant tendance à diffuser hors du métal et difficile à distinguer de l'hélium atmosphérique toujours absorbé dans le palladium) et une petite quantité d'hélium 3, proportionnelle au faible taux de neutrons, c'est à dire largement en dessous des possibilités des méthodes d'analyse usuelles.

2) Le dr. Reifensohweiler, qui a longtemps dirigé le laboratoire de recherche & développement des tubes générateurs de neutrons de la société PHILLIPS a fait la remarque curieuse que l'émission neutronique des cibles de titane tritiées bombardées par des deutons chutait brutalement à 200"C. Pourtant, le dégazage du tritium ne commence à devenir notable qu'a 350/400"C. Il est tentant d'interpréter cette observation par une disparition de la diafluidité du tritium dans le titane à 200 C, cette disparition faisant chuter le rendement de fusion. (Dans ces tubes, on utilise la réaction DT) Voir::
Tubes à décharge dans les gaz Phillips, DUNOD, 1964 (dix neuf cent soixante quatre)
3) Le même chercheur vient de décrire un effet curieux observé il y à plus de trente ans et jamais expliqué: (Physics Letters A, 3 janvier 94) La radioactivité apparente du tritium chargé dans un film de titane (mesurée indirectement en utilisant le rayonnement de freinage) chute de 40% lorsque la température passe de 115"C à 275 C. II nous semble évident que le nombre de désintégration B par seconde du tritium ne varie pas, mais que c'est le rendement de conversion en rayonnement de freinage qui varie.L'effet
Reifenschweiler peut s'expliquer facilement si l'on considère que l'énergie de désintégration d'un triton se dMse en trois parts: -énergie de l'électron B -énergie du neutrino -énergie de recul du noyau.

Lorsque le triton est dans l'état Diafluide, c'est toute la phase diafluide qui réagit à l'énergie de recul. La différence de masse avec l'elctron étant énorme, il n'y a aucun transfert de quantité de mouvement: L'électron et le neutrino emportent une énergie légérement supérieure. L'effet macroscopique est un décalage du spectre B vers les hautes énergies.Lorsque la phase diafluide disparais (vers 200"C pour le titane, à une température plus élevée pour le palladium), le spectre se ré décale en sens inverse, vers les basses énergies, et le rendement de conversion en rayonnement de freinage diminue. (les électrons les plus énergétiques produisant l'essentiel du bremstrahlung) II est probable que des résultats voisins seraient observés en utilisant cette fois ci des mesures de scintillation. Une expérience en projet consistera à utiliser des fibres de verre scintillant recouvertes d'un film de titane tritié. On devrait observer la même baisse de rendement de mesure à 200 , le nombre de désintégrations restant le meme.

4) En expérimentant sur des dispositifs constitués de films de palladium deutériés sur un substrat de silicium, L'auteur à observé une émission de neutrons pulsés. (se reporter au brevet cité plus haut pour les détails de réalisation) De façon intrigante, les "pulses" semblent se poursuivent après coupure du courant. La possibilité d'auto-polarisation par effet radiovoltaique a été évoquée plus haut: cet effet n'est pas en cause puisque les "pulses" se poursuivent même après court-circuit des bornes du dispositif.

Il était difficile de penser qu'une énergie d'origine inconnue continuait à affluer dans le dispositif après coupure de l'alimentation pour y promouvoir de nouvelles fusions: Il a semblé évident que nous nous trouvions en face d'un artefact exoérimental. dont l'origine était probablement l'électronique du compteur. ce qui a motivé l'arrèt des expérimentations pendant plusieurs années.

Des résultats similaires ayant ensuite été observés par plusieurs équipes, (Kucherov et al., Dufour et al., Pons et al. entre autres) pouvons-nous les expliquer à la lumière de l'hypothèse de la diafluidité?
L'auteur a un moment pensé que des noyaux d'hélium, étant eux aussi des bosons, pouvaient eux aussi subir une fusion par l'intermédiaire d'un état Diafluide, formant ainsi du béryllium 8, qui aurait servit à stocker l'énergie provoquant ensuite de nouvelles fusions, la restitution de l'énergie s'effectuant par des mécanismes restant à élucider. Ce composé possède une demi-vie extrèmement courte: il faudrait postuler l'existence crun état métastable non encore observé. II n'a pas été possible de mettre en évidence un tel composé. y compris en dissolvant le film de palladium par l'eau régale, réduction du palladium et précipitation, suivie d'une électrolyse avec cathode de mercure et distillation du mercure, puis broyage du tube à essai et passage au scintillateur liquide.

Mr Dufour, de SHELL Research S.A. à Grandçouronne, (Fusion
Techndogy, Vol 24, sep. 1993) propose d'expliquer ces observations en prenant en compte la formation d'un nouvel isotope radioactif de l'hydrogène de demi-vie de 20 minutes (4H) (quadritium).

II est peu probable que l'intense effort de recherche dont ont fait l'objet les élements légers depuis cinquante ans ait permis que de tels isotopes (8bye métastable et 4H) passent inappercus. On peut donc éliminer les deux hypothèses précédentes.

Peut-on proposer une explication par ltypothèse diafluide? Id aussi on peut imaginer la contribution d'un effet fontaine diafluide.

Considérons une fusion spontanée de deux noyaux de deutérium dans la phase diafluide (catalysée par un muon du rayonnement cosmique par exemple) au voisinage immédiat de cette fusion, l'énergie dégagée fait monter les noyaux de deutérium voisins dans des niveaux d'énergie supérieurs: il sortent de la phase diafluide et.

perdant leur capacité à diffuser librement, restent bloqués sur place.

Des noyaux diafluides continuent à se déplacer de façon aléatoire et arrivent dans cette zone. Globalement, la concentration en noyaux de deutérium devient plus élevée, puisquil y a un déficit en noyaux quittant oettte zone. La pression des noyaux de deutérium est donc plus élevée. de même que la probabilité de fusion. De nouvelles fusions ont lieu en priorité dans cette zone, ce qui augmente la libération d'énergie locale. diminue encore le nombre de deutons diafluides, et le phénomène s'amplifie. Nous sommes donc en présence d'un effet fontaine dia fluide, appelé ainsi par analogie avec l'effet fontaine observé dans l'hélium superfluide.Lorsque tous les deutons sont sortis de l'état diafluide, les fusions s'arrètent puisque l'énergie de fusion ne peut plus se transmettre par la phase diafluide.

A ce moment on observe un pulse de neutrons. II demeure une zone ou la concentration en deutons est en deséquilibre: Les deutérons quittent cette zone dès qu'ils reviennent dans l'état diafluide. Les concentrations s'équilibrent et le phénomène peut être ré-initié à un autre endroit de façon aléatoire par un autre muon cosmique.

5) Lorsque l'on chauffe rapidement une feuille de palladium chargé de deutérium, (en la posant sur une plaque chaude) on s'attendrait dassiquement à voir le métal dégaser et se déformer lentement en présentant une face concave à la plaque chaude. En effet, la maille du métal chargé de deutérium est plus vdumineuse que celle du métal pur: la partie qui dégaze se contracte.

En fait, la feuille se déforme très rapidement en présentant une face convexe à la source chaude, à des températures très inférieures à celles nécéssaires au dégazage du deutérium. (2500C). Cela s'explique si les noyaux de deutérium migrent vers la face chaude et s'y accumulent par effet fontaine diafluide, dilatant le métal et provoquant la déformation observée. Si la plaque est très chaude ( > 400"C). cette déformation anormale s'annule petit à petit du fait du dégazage du deutérium et la plaque se recourbe dans l'autre sens, pour finir par ce redresser définitivement lorsque tout lé gaz s'est échappé.

Le texte ci-dessus est cité en annexe à titre d'information complémentaire. La réalisation de l'invention ne préjuge pas des cause physiques réelles des phénomènes observés.

LEGENDE DES FIGURES
FIGURE 1 1: Courbe décrivant la cinétique d'awaribon du tritium en partant de deutérium pur ou d'un mélange deutériumlhydrogène.

2: Courbe décrivant la cinétique de traitement du tritium dans un mélange tritié.

N.B.: En l'absence de mesures expérimentales très précises, la partie des courbes proche de l'origine est simplement une estimation.

FIGURE 2 1: Electrode en palladium: borne positive.

2: Poudre de palladium pure.

3: Mélange de poudre de palladium et de poudre de silicium.

4: Isolant électrique 5: Paroi de la colonne 6: Bouchon inférieur 7: poudre de silicium pure en contact avec la masse (pâle négatif) 8: Connection au pele négatif d'un générateur électrique et tube d'introduction du mélange gazeux.

FIGURE 3 1: Point de fonctionnement sur la courbe caractérisitique de la diode.
FIGURE 4 1: Réservoir de deutérium sous pression 2: four électrique tubulaire 3: colonne 4: électrode négative 5: vannes 6: électrode positive 7: condenseur refroidi par eau 8: fiole à scintillation

Claims (6)

1. REVENDICATIONS 1) Dispositif destiné au traitement des composés tritiés ou des déchets tritiés caractérisé en ce qu'il est constitué d'un nombre quelconque | 'de colonnes ou récipients pressurisés, emplis d'un mélange de poudre de conducteur protonique, tel que palladium, titane, béryl (AI2(Be3513018), antimoniure de mercure d'une part et d'une poudre de semiconducteur de type p tel que silicium, germanium, sulfure de cuivre, arséniure de gallium, sulfure de plomb, oxyde de zinc, oxyde de cuivre, oxydes de plomb, sulfure de palladium, sélénium convenablement dopés d'autre part, lesdites poudres étant disposées dans le récipient selon deux gradients de concentration variant en sens inverse, et d'une façon telle que les deux extrémités de la masse de poudre puissent être connectées à un générateur électrique, et traversées par le gaz à traiter.
2. 2) Procédé de préparation des déchets tritiés en vue du traitement dans le dispositif décrit dans la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste en une incinération en vase dos desdits déchets, suivie ou accompagnée d'une condensation et d'une électrolyse de l'eau trifé obtenue pour produire un mélange gazeux d'isotopes de l'hydrogène auquel on ajoutera éventuellement une certaine proportion de deutérium.
3. 3) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que ron utilise le courant électrique résultant de la polarisation spontanée présente aux deux bomes d'alimentation électrique.
4. 4) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il est refroidi par un système permettant l'utilisation pratique des calories produites.
5. 5) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les dispositifs de conditionnement du mélange de poudres et de refroidissement n'absorbent qu'une faible partie du flux de neutrons rapides produit lors du traitement de fortes concentrations de tritium, une telle disposition rendant possible l'utilisation desdits neutrons à des fins diverses telles que production de radioéléments. transmutation (dite improprement incinération) des éléments radioactifs lourds, utilisation dans des réacteurs hybrides combinant fusion et fission, génération des neutrons pour des applications industrielles ou de recherche, utilisation de la quantité de mouvement des neutrons émis dans une direction particulière délimitée par une disposition dissymétrique autour du dispositif d'un corps ralentissant et absorbant les neutrons.
6. 6) Disposiff selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il est utilisé dans le but de produire un mélange contenant du tritium à partir d'un mélange ne contenant que du deutérium et des traces de tritium.