FR2763420A1 - Dispositif provoquant et utilisant la micro fusion thermonucleaire - Google Patents

Abstract

Dispositif provoquant la fusion électrocatalysée du deutérium et délivrant l'énergie produite sous forme d'énergie électrique, caractérisé en ce qu'il comporte : une chambre 1 contenant du deutérium et des moyens pour focaliser deux faisceaux lasers selon des modes quadripolaires tournant qui ont pour axe commun l'axe de la chambre, l'un, dont la longueur d'onde est dix fois supérieure à celle de l'autre, génère une colonne de plasma qui, en son milieu, constitue la cible sur laquelle est concentrée l'énergie du second faisceau qui provoque l'ignition à partir de laquelle se propagent, de part et d'autre, des ondes de choc électroniques appelées " aiguilles " qui renouvellent les fusions nucléaires et engendrent des impulsions de courant électrique recueillies par les armatures internes 5 et 5' de deux coaxiaux, dont les armatures externes 6 et 6' entourent les tubes 4 et 4' dans lesquels les " aiguilles " ont propagé la fusion, les moyens pour focaliser comportent des miroirs percés en leur centre pour laisser passer les aiguilles et réfléchir les faisceaux laser afin que les dits lasers soient placés hors de la trajectoire des aiguilles.

Description

Le brevet n0 9513065 déposé le 6 novembre 1995 sous le même titre que le

présent, décrit un système capable de provoquer la fusion nucléaire électro-catalysée du deuterium et

d'en tirer l'énergie sous forme de courant électrique.

La fusion est provoquée par deux faisceaux lasers focalisés dans le deuterium sous le mode quadripolaire tournant, le premier prépare la cible et le second dont la longueur

d'onde est dix fois plus courte, provoque l'explosion.

La réaction de fusion électro-catalysée se propage en ligne droite et l'énergie qu'elle

produit est proportionnelle au chemin parcouru, avant thermalisation.

L'énergie utilisable cesse de croître quand l'énergie thermalisée est égale à l'énergie produite pendant le même temps. Il en résulte que la distance entre les anodes et le foyer d'o est lancée la réaction est pratiquement déterminée par le fait qu'elle doit être assez grande tout en étant limitée par le fait que la durée de l'impulsion de courant doit

rester inférieure au-delà de thermalisation.

Dans le brevet 9513065 l'ensemble des anodes est enfermé dans le système optique; ce qui entraîne une trop courte distance entre les anodes et une trop grande dimension du

système optique.

La présente invention prévoit l'utilisation de miroirs percés en leur centre pour, d'une part, laisser passage à la propagation de la fusion et, d'autre part, réfléchir hors du domaine de fusion les faisceaux optiques qui sont engendrés par des systèmes ayant mêmes

caractéristiques que ceux décrits dans le brevet 9513065.

Ainsi, la distance entre les anodes est moins étroitement limitée et le système optique prend des dimensions beaucoup plus réduites ce qui abaisse considérablement son prix de revient. Le brevet 9513065 prévoit divers moyens pour obtenir des faisceaux se propageant sous le mode quadripolaire tournant. La présente invention les utilise et, en outre, selon une variante, met à profit les miroirs percés objets de l'invention et les perfectionner afin

d'obtenir le type de propagation désiré.

L'invention prévoit aussi des moyens pour centrer l'un par rapport à l'autre les foyers des faisceaux lasers ou plus précisément des moyens pour mesurer l'erreur de centrage et la corriger. Au préalable il nous faut préciser quelques points de théorie: I. Les aiguilles Lorsqu'un jet d'électrons relativistes est lancé dans un plasma, la force de pincement magnétique le comprime latéralement de telle sorte que les électrons se suivent à la queue leu leu et forment un ensemble que l'on appelle "une aiguille". Sa masse et sa charge sont

très supérieures à celles d'un noyau.

Les noyaux du plasma environnant se déplacent pour neutraliser les électrons de "l'aiguille". Le "délai de neutralisation" est le temps nécessaire à ce déplacement. Pendant ce délai les aiguilles dont la charge négative n'est pas neutralisée poussent devant elles le nuage

électronique ce qui produit un courant macroscopique.

A l'arrière de l'aiguille les noyaux D appelés à neutraliser les charges se retrouvent si

près les uns des autres que la force nucléaire intervient et provoque la fusion électro-

catalysée ce qui renouvelle l'énergie de l'aiguille. Le point d'o sont lancés les électrons produits par la fusion avance à la même vitesse C que les électrons. Il y a donc au voisinage de ce point une densité d'électrons correspondant au maximum compatible avec la relation d'incertitude: (1) Ap Ax > h A p, est l'erreur possible sur la quantité de mouvement comprise entre 0 et W x

W., étant l'énergie maximum des électrons que l'on suppose relativiste.

Ax représente la longueur du segment de droite sur lequel se trouve l'électron. On divise Wmt et h par moC pour faire apparaître la longueur d'onde de Compton: c h s 2= A =- 2,4 102 mètre 1; lo C et l'on a: m C2

(2) AX = '

Il est commode d'exprimer cette longueur en fonction du rayon classique de l'électron fp = 2,82 x 10-15 mètre et de donner a W" la valeur 26,7 MeV de l'électron émis par la fiusion. Il vient: (3) Ax= -= 16,f L'intensité I du courant électrique dans le faisceau o la vitesse des électrons est voisine de C, est: eC eC (4) I=- =- = 1.000Amnpères Ax 16fl dans une section qui est celle de l'électron, l'effet de pincement magnétique est énorme. Ces électrons répartis sur une droite à intervalle moyen Ax exercent sur une charge e placée à une distance a de la droite une force: (5) F- 2mo C2 aAx Sous l'influence de cette force radiale les noyaux D prennent une accélération: (6) d'a o2fAmx = _ C'dt2 aA x D 30.000a qui s'intègre et donne 1 (da '2 1 oao (7) Log 2 cd) 30.000 a On prend la racine carrée, on sépare les variables dt et a, on intègre et l'on obtient le

temps to que met le noyau D pour tomber de la distance ao à la distance o.

(8) ao C Soit N la densité de noyaux D dans le plasma. Pendant que l'aiguille avance de Ax le nombre de noyaux D qui tombent sur le segment de longueur Ax est égal à N nra 2 A x L'électron contenu dans ce segment est neutralisé si ce nombre est égal à l'unité, d'o l'expression "du délai de neutralisation to" en fonction de la densité::

(9).--

( 240 (, A x N) 2 Si la densité N est la densité critique correspondant à la longueur d'onde 2 N- r ona: C't =27 X C'est la longueur de la partie d'aiguille à charges non compensées. Le nombre

d'électrons qu'elle contient est = 6 x 109 pour 2 = 10 -' mètre.

16/? L'aiguille est beaucoup plus massive et beaucoup plus chargée qu'un noyau D. Un noyau D attiré par une aiguille va se mettre à tourner autour, il est facile de calculer sa

trajectoire au niveau fondamental.

La force centrifuge est égale à l'attraction:

(10) Dûc 2a C-

Axa que l'on met sous la forme (D s a) 2 = D m O C 2 A x On écrit ensuite que la longueur de la circonférence est égale à la longueur d'onde associée: h (11) 2:a = -,A xm Dwa a D

On en tire le rayon correspondant au niveau fondamental, il est égal à 9 13.

La distance entre deux noyaux D est alors du même ordre de grandeur que le rayon d'action du potentiel de Yukawa et la fusion des noyaux D fort probable. Le point de rencontre des noyaux D avance derrière l'aiguille à la vitesse C avec un retard to par

rapport à la pointe.

A deux électrons séparés par la distance moyenne Ax correspondent deux noyaux D

qui fusionnent en donnant un électron relativiste de 26,7 MeV.

L'énergie libérée par unité de longueur sur le chemin parcouru par une aiguille est donc (12) 26,7MeV 2Ax

qui correspond à 48 joules par mètre.

L'aiguille avance avec une vitesse voisine de C. Les électrons du plasma qui sont devant elle subissent un choc électrostatique: lorsque la pointe de l'aiguille approche d'un électron, son centre de gravité est à une distance Ct0 /2 et le nombre des charges e qu'elle porte est égal à Cto /Ax, l'énergie avec laquelle les électrons sont propulsés est indépendante de Cto et égale à 2 mo C2 = 62KeV A X Ce chiffre est beaucoup trop élevé parcequ'il a été obtenu en supposant que la valeur de Axcalculée à l'arrière de l'aiguille reste constante tout au long de l'aiguille et devient infinie a la pointe. Pour être plus réaliste il faut supposer que Aix croît exponentiellement de l'arrière à la pointe de l'aiguille. On trouve alors pour l'énergie des électrons entraînés, une

valeur de quelques KeV.

La conservation de l'énergie donne le nombre d'électrons secondaires entraînés par

chaque électron à haute énergie.

Puis compte tenu de la densité ambiante, on calcule le rayon du cylindre balayé par l'aiguille pour fournir ce flux d'électrons secondaire. Il est égal à une fraction de la longueur de l'aiguille Ct,. Cette fraction est indépendante de la densité N. Les électrons ainsi lancés sont maintenus par pincement magnétique autour de l'aiguille par rapport à laquelle ils régressent en formant une gaine, puis une queue comparable à une queue de comète. Les électrons perdent petit à petit leur énergie: par rayonnement ou par choc contre les noyaux. Quand ils sont complètement thermalisés ils

s'incorporent au milieu ambiant.

Finalement l'aiguille et l'ensemble des électrons secondaires qui lui font cortège tend vers une configuration stable o les pertes et l'apport d'énergie dus à la fusion s'équilibrent

et le tout se propage indéfiniment.

De l'étude de cette configuration on déduit la distance entre la pointe de l'aiguille et

la zone o la thermalisation commence à être trop poussée.

C'est cette distance qu'il faut adopter entre le foyer des lasers d'o sont lancés les

aiguilles, et, les anodes o s'écoule le courant des électrons secondaires.

Etudions maintenant le processus de fusion.

IL La fusion électro-catalysée.

Un catalyseur est un corps qui intervient dans une réaction, la favorise et en ressort comme il est entré. C'est bien ce que fait l'électron dans la réaction de fusion du deutérium que nous allons étudier avec toutefois cette différence qu'il emporte la totalité de l'énergie dégagée, comme l'indique la réaction:

D + D + e- -> He + (e- relativiste).

Cette réaction s'effectue très brutalement, les noyaux de deutérium descendent en spirale vers le niveau fondamental pendant que l'électron prend de plus en plus d'énergie en

oscillant sur l'axe de symétrie du système.

Jusqu'en 1992 la fusion deuterium-tritium était considérée comme seule possible parce que lors de la formation du couple D-T le centre de gravité de l'ensemble et le centre électrique sont disjoints, la rotation du couple D-T est accompagnée d'un rayonnement qui en évacuant l'énergie nécessaire permet le rapprochement des noyaux jusqu'au niveau fondamental. On croyait que la fusion du deuterium pur était impossible parce que lors de la formation du couple D-D le centre électrique et le centre de gravité coïncident et que cela

rendait impossible les pertes par rayonnement.

Une nouvelle possibilité apparaît lorsque les deux masses qui s'attirent et portent des charges positives, évoluent dans un très fort gradient de champ magnétique qui peut être

fourni par le moment magnétique d'un électron.

Nous avons montré dans les brevets n 92.04574 et n 94.03643 comment l'électron s'emparait de l'énergie cinétique de rotation de la paire de noyaux D et emportait l'énergie

de fusion nucléaire. Le sens dans lequel était lancé l'électron était alors indéterminé.

Le fait que ce phénomène ait lieu à l'arrière d'une aiguille en modifie le résultat l'aiguille avance à la vitesse C et à son arrière le champ magnétique qui confine les électrons dans l'aiguille diminue très rapidement ce qui créé une force électromotrice qui entraîne une dissymétrie dans l'oscillation de l'électron catalyseur qui est lancé dans le même sens que les

électrons de l'aiguille.

La figure 3 représente deux noyaux D tournant autour d'un axe Gz. Ils produisent

un champ magnétique qui agit sur le moment magnétique NS d'un électron placé sur Gz.

Soit P le plan perpendiculaire à Gz dans lequel évoluent les noyaux. D.

Soit G le centre de gravité de l'ensemble noyaux et électron.

Lorsque l'électron d'une part, et le plan P d'autre part, s'éloignent de G, les forces de rappel apparaissent: Pour l'électron c'est l'action du gradient de champ magnétique engendré par la rotation des noyaux D autour de Gz sur son moment magnétique et pour les noyaux D c'est l'action du champ magnétique radial Hp lié au moment magnétique de l'électron, sur le courant produit par le mouvement des noyaux D dans le plan P. Ces deux forces de rappel sont égales mais n'agissent pas de la même façon: Une propriété essentielle du champ magnétique est de dévier les trajectoires des particules électrisées sans modifier leur énergie. Ainsi le champ magnétique Hp fait dévier les trajectoires des noyaux D: la composante orthoradiale de la vitesse donne naissance à une composante axiale. A cette composante axiale correspond une énergie cinétique de translation. L'énergie cinétique de rotation des noyaux D diminue d'autant, ils se rapprochent, ce qui augmente le gradient de champ magnétique appliqué au mouvement magnétique de l'électron. L'énergie potentielle nucléaire libérée par le rapprochement des noyaux D est répartie moitié pour l'électron moitié pour l'énergie cinétique de rotation des

noyaux 1).

Considérons la figure 3.: elle représente l'évolution des noyaux D au cours d'une demi période d'oscillation. A l'instant zéro, le plan P dans lequel les noyaux D tournent sur le cercle de rayon a, passe par l'origine G, le centre G' du cercle est en G ainsi que l'électron symbolisé par un petit aimant NS, pendant que l'électron part de G vers les z positifs avec l'énergie W, le plan P portant les noyaux D part en sens inverse avec une vitesse Vr,. Le plan P s'intègre à un trièdre de référence animé de la vitesse uniforme Vr, dans lequel on étudie le mouvement des noyaux D. L'électron est supposé relativiste dès l'instant zéro, sa quantité de mouvement est w

Au même instant la quantité de mouvement des noyaux D est 2D VD.

Dans un trièdre lié au centre de gravité, ces quantités de mouvement sont égales: W

(13) 2 D; = =

Ce qui entraîne la relation entre l'énergie cinétique de translation selon Gz des noyaux D et W la relation: I (14) WD =- (2D)VD = 6, 8 x 10 W 2 Di '"o C2

(en exprimant D en fonction de mo).

Pendant une demi période d'oscillation le plan P s'éloigne de G à la vitesse constante V,, La composante radiale Hp du champ magnétique lié à l'électron, nulle à l'instant zéro, croît avec la distance de l'électron à G'. les trajectoires des noyaux.D sont tracées dans le référentiel mobile lié au plan P. Les hachures mettent en évidence la déviation de ces trajectoires par rapport au cercle de rayon a. Les noyaux D reviennent dans le plan passant par G sur le cercle de

rayon a, dont le centre est en G, c'est-à-dire dans une zone o Hp est nul.

s Pendant la demi période suivante le mouvement continue à partir du cercle a? selon le même processus que celui décrit à partir du rayon a, mais en sens contraire et en

changeant le signe de Hp. Et ainsi de suite.

A la fin de chaque deni période de durée y-' la paire de noyaux D se retrouve dans le plan z = 0 avec une vitesse de translation Vn selon Gz mesurée dans le référentiel lié au

centre de gravitée.

Dans le référentiel en mouvement uniforme lié au plan P la vitesse selon G'z de la paire de noyaux D, nulle au début de la demi période, augmente et devient égale à 2 VD à

la fin de la demi période.

Dans le trièdre mobile l'énergie de translation 4 W.) est prise par déviation magnétique à l'énergie cinétique de rotation des noyaux D. Cette perte d'énergie entraîne un rapprochement des noyaux D pour que le système

retrouve son équilibre entre la force centrifuge et la force d'attraction nucléaire.

Equilibre qui évolue continuement sous l'effet du transfert d'énergie cinétique de

rotation vers l'énergie cinétique de translation.

En repassant dans le référentiel lié au centre de gravité, on trouve que cette énergie 4 WD est répartie en: WD énergie de translation rendue aux noyaux D et 3 WD qui s'ajoute à l'énergie cinétique de l'électron, ce qui s'écrit: (15) dW = T X 3 DVD L'énergie de l'électron doit croître jusqu'à 26,7 MeV que l'on peut écrire 53,4 mOC2 pendant que la distance a passe de sa valeur initiale à sa valeur limite égale au rayon du

noyau He.: 0,83 3.

Dans le domaine étudié le potentiel nucléaire est sensiblement proportionnel à il/a ce qui permet d'écrire: (16) aW = 45 /m. C2 On exprime le fait que la vitesse de l'électron est voisine de C en écrivant: <c

2 ira,.

(17) T

Les équations (14) (16) (17) permettent d'exprimer W, a et T en fonction de W et d'écrire (15) sous forme d'une équation différentielle en W:

(18) 2u-3 du =-

r w po 10 enposant u = c et = 35 X 104 - = 3,5 x 10-s sec m oC2 C qui par intégration donne:

(19) I -

T est la durée de la réaction de fusion. De la valeur de t on déduit le nombre de paires de

noyaux D en interaction à un instant donné.

Les premières paires en partant de l'aiguille sont celles qui entrent en interaction et la dernière paire est celle qui lance l'électron à haute énergie. Cet électron doit traverser toutes

les paires en interaction avant de s'incorporer à l'aiguille.

Voyons comment s'effectue cette traversée. Le champ magnétique engendré par la rotation des noyaux D forme pour le moment magnétique de l'électron une cuvette de potentiel. Lorsqu'un électron traverse cette cuvette, la force de rappel qui agit sur lui, agit aussi sur le potentiel nucléaire, comme montré ci-dessus. les noyaux D se rapprochent et la

barrière de potentiel s'élève.

Si l'électron est à haute énergie cela ne l'empêchera pas de passer, il perdra seulement un peu d'énergie correspondant à la différence entre le niveau de la barrière avant passage et après passage. L'énergie perdue par l'électron ainsi que celle pçrdue par le potentiel nucléaire se retrouvent dans l'énergie cinétique de la paire de noyaux qui accélère

dans le sens de l'aiguille.

Si l'énergie de l'électron est assez faible pour que l'élévation' de la barrière de potentiel le retienne, l'électron se me à osciller avec de plus en plus d'énergie entre des barrières de potentiel de plus en plus hautes et de plus en plus rapprochées jusqu'à ce que

les noyaux O tombent au niveau fondamental et forment un noyau d'hélium.

Au cours de cette réaction, dans un trièdre lié au centre de gravité les quantités de mouvement de l'électron d'une part et du noyau He d'autre part restent égales et de signe 0o contraire, si bien que pendant que les électrons à haute énergie sont émis vers l'extérieur, les noyaux, par effet de recul, sont lancés vers le foyer optique et contribuent à y accroître la pression du plasma. C'est ce qui permet d'obtenir la fusion à partir d'un volume de matière microscopique. Au contraire, dans le cas de la fusion normale, les particules émises dispersent le plasma et il faut une masse beaucoup plus grande pour s'opposer par inertie à cette dispersion. Il faut donc relativement peu d'énergie pour amorcer la fusion électro-catalysée et une fois amorcée, la réaction continue d'elle-même dans un milieu qui peut être fort peu dense. A l'exception de la longueur des "aiguilles" qui croît comme l'inverse de la racine carrée de la densité, l'ensemble du processus de fusion électro-catalysée, est indépendant de

la densité ambiante.

Le deuterium a été choisi ici parce que sa fusion est la plus exothermique de toutes, donc la plus facile à déclencher. Il parait même souhaitable de modérer.la réaction. On y parvient facilement en laissant subsister dans le deuterium une quantité appréciable

d'hydrogène. Ce qui a aussi pour effet d'abaisser son prix de revient.

L'électro-catalyse peut aider la fusion des éléments qui par ailleurs fusionnent par les moyens classiques. La méthode peut s'appliquer à n'importe quel mélange de particules fusibles. Ce phénomène joue un grand rôle en physique solaire. Il semble, entre autres, que

les protubérances solaires soient des jets d'aiguilles.

L'invention sera mieux comprise par les explications qui vont être données en

corrélation avec la description des figures parmi lesquelles:

La Figure 1 illustre une coupe, par son plan de symétrie d'un dispositif permettant de réaliser la fusion électro-catalysée du deuterium et de recueillir l'énergie sous forme de

courant électrique dans des câbles coaxiaux.

2763420'

La Figure 2 est un schéma de principe concernant la polarisation par réflexion.

La Figure 3 est un schéma explicatif du processus de fusion nucléaire électro-catalysée.

La Figure 4 illustre, en coupe, un réseau optique qui est un réseau à traits pour les ondes

k = I gm et un réseau à niveaux alternés pour les ondes x = 10 pg m.

La Figure 5 illustre un ensemble de paraboloides formant un système optique.afocal.

La Figure 6 illustre un système de mesure du décentrage réciproque des faisceaux lasers.

La figure 1, qui est une coupe du système par son plan de symétrie, comporte

beaucoup d'éléments communs avec la figure 1 du brevet 9513065 déposé le 6.11.1995.

Elle en diffère essentiellement par le système de prélèvement de l'énergie qui est l'objet

principal de la présente invention.

Sur la figure 1 on a désigné par "laser au néodyme" et "laser au C02" les lasers auxquels on a incorporé les transformateurs de mode qui imposent à leur rayonnement le mode quadripolaire tournant. Les transformateurs de mode et leur usage étant connus par le brevet 9513065. Comme dans le brevet 9513065 les rayonnements des lasers au néodyme d'une part, et au dioxyde de carbone d'autre part, sont concentrés en un même point F dans

une chambre 1 contenant du deuterium, par deux miroirs métalliques 2 et 2'.

La théorie développée ci-dessus montre comment la fusion électrocatalysée du deuterium est constamment réitérée dans des "aiguilles" lancées en ligne droite. L'énergie produite est proportionnelle au chemrin parcouru par l'aiguille. L'objet de la présente invention est de favoriser ce processus. A cet effet, les faisceaux issus des lasers sont réfléchis vers le foyer F par des miroirs 3 et 3' percés en leur centre pour laisser le passage "aux aiguilles" qui poursuivent leur chemin rectiligne dans le deuterium à travers des tubes 4 et 4' jusqu'à ce qu'ils atteignent les conducteurs centraux 5 et 5' de câbles coaxiaux dont les

armatures extérieures 6 et 6' sont raccordées à la chambre 1.

Les courants d'électrons entraînés par les aiguilles dans le plasma de deuterium, électriquement isolés de la masse par pincement magnétique, sont prolongés par les courants qui s'écoulent dans les structures coaxiales et l'adaptation d'impédance est

relativement aisée.

A Les tubes 4 et 4' sont en matériau transparent tel que la silice fondue, ce qui permet à l'énergie lumineuse de sortir et d'être utilisée pour le pompage du laser au néodyme ou

pour tout autre usage.

Ces tubes contribuent aussi à maintenir l'isolement entre les armatures du coaxial au

moment o le pincement magnétique cesse alors que la tension est encore élevée.

Les armatures intérieures 5 et 5' des câbles coaxiaux présentent aux flux d'électrons des cylindres creux 7 et 7' qui jouent le rôle de cage de Faraday et empêchent le choc des

électrons de produire des effets secondaires.

La matière isolante 8, 8' qui remplit l'espace entre les armatures 5 et 5' et les tubes 4 et 4' limite le volume occupé par le deuterium. Elle se prolonge ensuite et isole les

armatures internes 5 et 5' des armatures externes 6 et 6' des coaxiaux.

Selon une variante de l'invention, les armatures 6 et 6' s'écartent des tubes 4 et 4' de façon à former un réflecteur cylindro-elliptique dont les deux droites focales sont occupées l'une par les tubes 4 et 4' qui rayonnent et l'autre par des éléments laser 9 et 9' qui sont ainsi pompés. On peut sans sortir de l'invention utiliser tout autre système de réflecteurs pour

concentrer sur les lasers au néodyme l'énergie lumineuse issue des tubes 4 et 4'.

La distance entre les extrêmités des conducteurs centraux 5 et 5' et le foyer F doit être assez grande, sans excéder un certain maximum, en effet l'énergie produite est d'abord proportionnelle à cette distance jusqu'au moment o la durée de la réaction devient telle que le processus de thermalisation du jet d'électrons l'emporte sur la production d'énergie. Sur la figure 1, les tubes 4 et 4' dans lesquels se propagent les aiguilles ont été arbitrairement raccourcis pour les besoins de la représentation. Il semble que 30 cm soit une distance convenable. Pour l'ensemble des deux tubes 4 et 4', cela fait 60 cm de propagation et

correspond à une trentaine de joules par aiguille.

Le nombre de couples de noyaux D qui dans une aiguille, à un instant donné, sont en train de fusionner est de l'ordre de 104. C'est peu comparé aux 109 noyaux D qui sont confinés dans le foyer du laser au néodyme. L'aiguille est renouvelée dès que les noyaux He qu'elle a produits sont suffisamment diffusés pour laisser place à une majorité de noyaux D.

Une impulsion laser de trois à quatre nanosecondes peut produire une vingtaine d'aiguilles.

Si l'on répète les impulsions à la cadence de 50 pps cela fait 30 KW. Ces performances sont données à titre indicatif La puissance crête du laser au néodyme doit être de l'ordre du

mégawatt, ce qui donne une puissance moyenne inférieure au watt.

La puissance résiduelle des faisceaux laser, après passage au foyer F est consommée

par un matériau absorbant 10 recouvrant la paroi de la chambre 1.

Pour la simplicité de la figure on a représenté les systèmes optiques relatifs aux deux lasers avec leurs plans de symétrie dans le plan de figure. On peut, sans sortir de l'invention, disposer ces deux plans perpendiculairement. Selon une caractéristique de l'invention on focalise en F le faisceau provenant du laser à C02 en donnant au miroir 3' une forme

parabolique et on supprime le miroir 2'.

Etant donné tout ce qui se raccorde aux paroies de la chambre 1: les lasers, les tubes 4 et 4', les armatures externes des coaxiaux 6 et 6', les dispositifs de mesure illustrés fig.6 et la tuyère 11 par laquelle elle est en communication avec le contrôle de pression et la réserve de deuterium, il est commode de donner a la chambre 1 une forme parallélipipédique

afin de faire tous ces raccords sur des faces planes.

Afin de simplifier le dessin les dispositifs de refroidissement n'ont pas été représentés. Lorsque la longueur des tubes 4 et 4' est calculée pour avoir un bon rendement en production d'énergie électrique, l'énergie lumineuse qu'ils rayonnent est supérieure à l'énergie nécessaire au pompage du laser au néodyme; on peut utiliser l'excédant pour

l'éclairage à grosse puissance et les applications industrielles.

Selon une caractéristique de l'invention on donne aux tubes 4 et 4' une longueur supérieure à celle qui convient pour la production d'énergie électrique en vue de favoriser la

production de lumière pour l'éclairage à grosse puissance et les applications industrielles.

Etant donné la puissance relativement faible du laser au néodyme, d'une part, l'énergie lumineuse qui sort du tube 4 est supérieure à celle dont on a besoin pour le pompage et d'autre part pour confiner le plasma on peut se contenter d'un mode quadripolaire tournant mixte, c'est-à-dire formé à part égales d'un mode transverse magnétique et d'un mode transverse électrique. Comme on l'a rappelé dans le brevet 9513065 on peut obtenir ce mode en transformant l'onde polarisée rectilignement issue d'un laser, en une onde polarisée circulairement puis en déphasant cette dernière d'un angle égal à l'azimuth. Pour obtenir une onde à polarisation circulaire il est classique d'utiliser les lames quart d'onde. Le quartz permet de fabriquer de bonnes lames quart d'onde pour les ondes 2 = l Mon. On peut aussi avoir recours au procédé de polarisation par réflexion utilisable aussi bien pour les ondes 2,n,= 10orn que pour les ondes 2, =lpn. Pour provoquer le changement de polarisation par réflexion, sur le miroir 3, par exemple, on dépose (fig. 2) sur le métal 3,1 de ce miroir une couche de diélectrique 3,2 transparente aux ondes lasers concernées. Si l'angle d'incidence i (fig 2) est voisin de l'angle de Brewster la composante du rayonnement polarisée dans le plan d'incidence franchit le dioptre sans réflexion et est réfléchie par le miroir métallique, l'autre composante est réfléchie principalement par le dioptre et subit aussi des réflexions multiples d'intensités rapidement décroissantes. Il en

résulte une différence de phase appréciable entre les deux composantes de l'onde réfléchie.

Les opticiens savent déterminer un tel système pour que, l'onde incidente étant polarisée rectilignement avec deux composantes égales, l'une dans le plan d'incidence, l'autre perpendiculaire à ce plan, l'onde globalement réfléchie soit une onde polarisée circulairement. On a rappelé dans le brevet 9513065 comment en provoquant par des surépaisseurs métalliques un déphasage égal à l'azimut on transforme une onde à polarisation circulaire, en une onde se propageant selon un mode quadripolaire tournant capable de confiner le plasma

qu'il forme.

Ainsi figure I les organes désignés sous le nom "laser au néodyme" ou "laser au C02" comportent un laser proprement dit dont l'axe du faisceau émergent est parallèle à l'axe de la figure 1. Chaque laser émet un faisceau dont la polarisation fait 45 avec le plan de figure. Ce faisceau pénètre dans la chambre à deurerium par une fenêtre traversée sous l'angle de Brewster. Il rencontre ensuite successivement deux miroirs perpendiculaires au plan de figure qui donnent au mode de propagation sa forme quadripolaire tournante. les miroirs désignés par 3 et 3' fig. 1 sont les seconds miroirs plans rencontrés par les ondes

laser après avoir pénétré dans le deuterium.

Un problème essentiel pour la bonne marche du système objet de l'invention est de bien centrer l'un par rapport à l'autre les foyers o sont focalisées les puissances du laser au néodyme d'une part, et du laser au dioxyde de carbone d'autre part, ou plus précisément de

mesurer l'erreur de centrage pour la corriger.

Une large ouverture 12 pratiquée dans la paroi de la chambre I permet d'observer le

foyer de fusion à l'aide des dispositifs illustrés figure 6.

La présente invention prévoit, pour obtenir la précision suffisante d'utiliser la spectrographie et notamment le réseau optique illustré fig. 4 en combinaison avec un ensemble de miroirs métalliques illustrés fig.5 et 6. Ces miroirs donnent du foyer une image

à l'infini, c'est-à-dire des ondes planes qui illuminent le réseau.

Le réseau est calculé de telle sorte que pour les ondes k1 = 1 I.m produites par le laser au néodyme la frange centrale est brillante alors que pour les ondes k10 = 10 gtm produite par le laser à dioxyde de carbone la frange centrale est sombre. Le décentrage d'un foyer laser par rapport à l'autre se traduit par un décentrage de la frange brillante dans la frange sombre qui est beaucoup plus large. La mesure de ce décentrage relatif des franges permet de corriger le décentrage du foyer du laser au néodyme dans le foyer du laser au

dioxyde de carbone à l'aide de mécanismes situés en 13 ou 13'.

Ce réseau optique illustré fig.4 est un système périodique contenu entre deux plans parallèles désignés respectivement: niveau haut NH et niveau bas NB, sa surface s'inscrit

dans ces plans par bandes successives de même largeur réparties entre les deux niveaux.

Le réseau optique qui diffracte les ondes.1 est un réseau à traits. ces traits T sont

inscrits sur les bandes.

Soit b la distance correspondant à la différence de niveaux entre NH et NB. La différence de chemin. optique AM entre un rayon réfléchi au niveau NB et un rayon réfléchi au niveau NH est donnée par: (20) At = 2bcosi Pour qu'il y ait frange centrale sombre, il faut que la différence des chemins optiques M soit égale à une demi longueur d'onde pour les ondes k? 0 soit M = A1 = 5[on et pour qu'il y ait frange centrale brillante il faut que At corresponde à un nombre entier de longueur d'onde:

At = 5 A, = 5;Bn.

A cette valeur de At et compte tenu de la valeur de l'angle d'incidence i égal à 45 degrés, la formule (20) fait correspondre un écart de niveau b égal à

3,53 I.m.

La figure 5 représente deux paraboloïdes BI et B2 ayant même foyer f et même axe.

les arcs utiles sont traces en traits noirs renforcés et les rayons limites sont fléchés. Les rayons entrent parallèlement à l'axe et ressortent de même. Ce système est dit afocal, son grossissement est égal au rapport entre les distances focales, c'est-à-dire au rapport

d'homothetie qui fait passer d'une parabole à l'autre.

Les caractéristiques de ce système varient peu si l'on remplace le paraboloide B1 par un ellipsoïide allongé et le paraboloïde B2, par un hyperboloïde ayant toujours un foyer

commun f et leurs seconds foyers assez éloignés.

La figure 6 représente coupé par son plan de symétrie un système optique destiné à observer le foyer de fusion F et à mesurer le décentrage réciproque des faisceaux laser dans le plan de figure et plus précisément dans la direction perpendiculaire à l'axe des miroirs. Le miroir B; donne en f une image du foyer de fusion F et le miroir B2 donne de f une image dans le plan d'observation o sont situées les détecteurs D après réflexion des ondes sur le

réseau R illustré figure 4.

Deux systèmes optiques identiques reçoivent le rayonnement du foyer F à travers deux fenêtres analogues à celle désignée par 12 figure 1. Leurs plans de symétrie sont dans un plan commun perpendiculaire à l'axe de la figure 1 et leurs axes optiques sont perpendiculaires entre eux. Ces systèmes discernent les ondes 31 diffusées par le plasma à partir du point o sont focalisées ces ondes et les ondes k10 diffusées de même à partir

d'un point très voisin.

A chacune des composantes, selon deux directions perpendiculaires de l'écart entre ces deux points correspond dans chacun des systèmes optiques un déplacement de la frange centrale bouillante correspondant à X1 dans la frange centrale sombre correspondant à 310 on mesure ces déplacements et l'on corrige en conséquence le décentrage réciproque des faisceaux en agissant sur l'orientation du miroir 3' qui est commandée en trois points par des

vis dont l'une apparaît dans le plan de symétrie, figure 1 désigné par 13'.

Ainsi est assuré le bon fonctionnement de l'appareil.

Claims (3)

REVENDICATIONS

1) Dispositif provoquant la fusion électrocatalysée du deutérium et délivrant l'énergie produite sous forme d'énergie électrique, caractérisé en ce qu'il comporte: une chambre I contenant du deutérium et des moyens pour focaliser deux faisceaux lasers selon des modes quadripolaires tournant qui ont pour axe commun l'axe de la chambre, l'un, dont la longueur d'onde est dix fois supérieure à celle de l'autre, génère une colonne de plasma qui, en son milieu, constitue la cible sur laquelle est concentrée l'énergie du second faisceau qui provoque l'ignition à partir de laquelle se propagent, de part et d'autre, des ondes de choc électroniques appelées "aiguilles" qui renouvellent les fusions nucléaires et engendrent des impulsions de courant électrique recueillies par les armatures internes 5 et 5' de deux coaxiaux, dont les armatures externes 6 et 6' entourent les tubes 4 et 4' dans lesquels les "aiguilles" ont propagé la fusion, les moyens pour focaliser comportent des miroirs percés en leur centre pour laisser passer les aiguilles et réfléchir les faisceaux laser afin que les dits

lasers soient placés hors de la trajectoire des aiguilles.

2) Dispositif selon reventication 1 dans lequel le défaut de centrage des faisceaux laser est mesuré par des dispositifs optiques essentiellement caractérisés par le fait qu'ils comportent un réseau optique figure 4 qui est un réseau à deux niveaux pour les ondes les plus longues et un réseau à traits pour les ondes les plus courtes, ils donnent deux systèmes de franges, le premier avec frange centrale sombre, le second avec frange centrale brillante, le décalage entre ces deux systèmes de franges mesure le défaut de centrage des faisceaux et

permet de le corriger.

3) Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que, pour obtenir

finalement le mode quadripolaire tournant, les deux faisceaux lasers polarisés rectilignement entrent dans la chambre à deuterium par des fenêtres constituées par des lames diélectriques à faces parallèles disposées de telle sorte que le plan d'incidence fait 45 avec le plan de symétrie qui est aussi le plan de la fig. 1, et l'angle d'incidence est égal à l'angle de Brewster, les deux composantes de chacune des ondes laser, l'une perpendiculaire au plan de figure et l'autre parallèle, rencontrent des miroirs métalliques revêtus de couches diélectriques dont l'épaisseur est calculée de telle sorte que ces composantes subissent l'une par rapport à l'autre un déphasage de 7t/2 formant ainsi des faisceaux polarisés circulairement, le mode quadripolaire tournant est obtenu en provoquant un déphasage égal à l'azimut à l'aide de

surépaisseurs métalliques déposées sur l'un des miroirs.