FR3002621A1 - Dispositif de production d'energie thermique - Google Patents

Dispositif de production d'energie thermique Download PDF

Info

Publication number
FR3002621A1
FR3002621A1 FR1300412A FR1300412A FR3002621A1 FR 3002621 A1 FR3002621 A1 FR 3002621A1 FR 1300412 A FR1300412 A FR 1300412A FR 1300412 A FR1300412 A FR 1300412A FR 3002621 A1 FR3002621 A1 FR 3002621A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
pressure
gas
temperature
casing
chamber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
FR1300412A
Other languages
English (en)
Inventor
Jean Guy Lecart
Original Assignee
Lecart Jean Guy Pierre Denis
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lecart Jean Guy Pierre Denis filed Critical Lecart Jean Guy Pierre Denis
Priority to FR1300412A priority Critical patent/FR3002621A1/fr
Publication of FR3002621A1 publication Critical patent/FR3002621A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21BFUSION REACTORS
    • G21B3/00Low temperature nuclear fusion reactors, e.g. alleged cold fusion reactors
    • G21B3/002Fusion by absorption in a matrix
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24Generating plasma
    • H05H1/48Generating plasma using an arc

Abstract

L'invention concerne un dispositif permettant d'exploiter l'énergie produite par la descente d'électrons sur des protons en utilisant de l'hydrogène comme unique source d'alimentation. Il est constitué d'une chambre (1), délimitée par une enveloppe (2) en métal réfractaire (tungstène pur) recueillant la chaleur, dans laquelle est introduit le gaz. Des moyens connus sont utilisés pour ioniser ce gaz et le porter à température et pression élevées. De préférence un arc électrique principal à courant alternatif, associé à un arc haute fréquence pour l'amorçage est établi entre deux électrodes (5, 6) à l'intérieur de la chambre (1). L'invention est utilisable pour toute puissance, de la centrale électrique au chauffe-eau du particulier, au transport maritime et ferroviaire longue distance.

Description

La présente invention se rapporte à un dispositif de production d'énergie thermique. On connait de nombreux dispositifs de ce genre qui utilisent la combustion de carburants d'origine fossile (charbon, pétrole, gaz) ou de matières organiques. Outre le coût et la disponibilité limitée de ces carburants, leur combustion génère des gaz à effet de serre qui sont reconnus nuisibles à la stabilité climatique de la planète. On connait également des centrales qui tirent leur énergie de la fission nucléaire. Ces centrales nucléaires ne produisent pas de gaz à effet de serre, mais leur fonctionnement présente un risque qui n'est pas toujours parfaitement maitrisé et qui les éloigne des lieux d'utilisation de l'énergie produite. Le coût de leur installation et de leur démantèlement, nécessaire en raison du vieillissement des enceintes de protection sous l'assaut des neutrons rapides, et les déchets radioactifs qu'elles produisent sont des inconvénients notables. Leur taille et leur éloignement nécessitent pour la distribution de l'énergie, sous une forme électrique, de nombreuses lignes à haute tension coûteuses, enlaidissant le paysage, et soumises aux intempéries. On connait beaucoup moins le dispositif non conventionnel produisant de l'énergie, inventé par M. Andréa ROSSI et le Professeur Focardi et ayant fait l'objet de dépôts de brevets. Dans ce dispositif, l'énergie est extraite d'un mélange de poudre de nickel et d'hydrogène sous pression. Une source d'énergie extérieure apporte par effet Joule la chaleur nécessaire au démarrage du processus exothermique. Ce dispositif est fort prometteur pour l'avenir de la planète dans le cas où l'énergie produite est largement supérieure à l'énergie dépensée pour la fabrication de la poudre de nickel. Le premier inconvénient réside dans la nécessité de remplacer périodiquement l'hydrogène et la poudre de nickel, ce qui est une opération gênante et qui peut s'avérer dangereuse. Le deuxième inconvénient nécessite l'utilisation du nickel qui n'est pas une source inépuisable et dont le cours risque de s'envoler. Le troisième inconvénient, provisoire celui-ci, résidait dans la méconnaissance du processus physique qui permet d'obtenir ce dégagement de chaleur comme dans toutes les réactions nucléaires à basse énergie, connues sous le nom de « fusion froide ».

L'un des buts de la présente invention est de réaliser un dispositif de production d'énergie thermique à partir d'une source d'alimentation unique et grâce à la mise en oeuvre d'un processus physique exothermique bien défini. Le déroulement de ce processus peut s'effectuer en toute sécurité car ledit processus ne met en oeuvre aucun neutron rapide susceptible d'exiger un niveau de protection important et un éloignement, 35 du lieu de production de l'énergie, de ses utilisateurs. Un autre but de cette invention est de pouvoir disposer d'une source d'alimentation inépuisable qui est l'hydrogène que l'on sait produire à moindre coût et que l'on peut obtenir aisément à partir de l'électrolyse de l'eau. Le processus physique exothermique, qui est décrit pour la première fois et qui est mis en oeuvre par le dispositif, objet de la présente invention, exploite l'énergie fournie par 5 la descente des électrons au coeur des protons. La physique fondamentale contemporaine a déjà identifié un tel processus. Selon elle, la majeure partie de l'énergie dégagée par l'explosion d'une supernova se fait quand les protons et les électrons se combinent ensemble pour former des neutrons. En dehors des supernovas, lorsqu'un électron libéré est voisin d'un proton sans 10 électron périphérique, la force électrostatique s'exerce entre les deux. L'électron possède toujours une vitesse et une trajectoire initiales. Lorsque ces paramètres initiaux le permettent, l'électron se retrouvera sur l'une des orbitales définies par la Mécanique Quantique. Statistiquement, il est fort peu probable que la droite, trajectoire initiale de l'électron, passe par le proton. En effet le diamètre sur lequel peut se mettre en orbite 15 basse un électron est des dizaines de milliers de fois plus grand que le diamètre du proton. Ainsi, le premier électron qui se présente près du proton possède deux cibles, et celle pour se retrouver sur une orbitale, présente une surface plusieurs millions de fois plus grande que celle offerte par le coeur du proton. La descente d'un électron sur un proton présente donc une probabilité extrêmement faible, mais néanmoins non nulle. 20 Cette première observation rend très difficile l'accès à ce processus de descente de l'électron sur le proton. Heureusement, la seconde observation est plus favorable puisqu'elle constate qu'il est quasiment impossible d'extraire l'électron d'un neutron isolé alors qu'il est facile de sortir un électron de son orbite périphérique. Le dispositif de production d'énergie thermique objet de la présente invention met 25 en oeuvre le processus de descente des électrons sur les protons, en puisant son énergie d'un gaz très léger pur ou d'un mélange de gaz très légers, tels l'hydrogène, et uniquement de ce gaz ou mélange de gaz qui se suffit à lui-même en tant que source d'énergie, contrairement aux réactions chimiques qui nécessitent en plus un comburant tel que l'oxygène. Le dispositif agit en priorité pour que les électrons soient séparés des 30 noyaux de gaz par l'un ou plusieurs des processus connus d'ionisation, ensuite, pour que ces électrons libérés se retrouvent le plus longtemps possible avec une énergie cinétique supérieure à l'énergie d' ionisation en maintenant le gaz ou mélange de gaz à une température élevée, et enfin il agit pour que ces électrons libérés et les ions positifs se rencontrent le plus souvent possible en maintenant une grande quantité de gaz dans un 35 même volume, donnant ainsi naissance à une pression importante. La vitesse atteinte par l'électron, lorsqu'il entre dans le coeur du proton, est très élevée, 80 à 90% de la vitesse maximale atteinte lors de sa rencontre avec un positron.

Comme tous les électrons qui accélèrent en tombant sur une orbitale plus basse, ou comme l'électron qui va à la rencontre d'un positron, l'électron en descendant sur le noyau fait l'objet d'émission d'un photon d'une énergie équivalente à l'énergie cinétique totale (translation et rotation) qu'il a acquise pendant son accélération. Il est raisonnable de dire que ce photon émis lors de la descente de l'électron sur le proton atteint 60%, ou plus, de l'énergie (0,511 MeV) des photons gamma obtenus lors de la rencontre électron/positron, soit environ 0,3 MeV. La transformation d'un proton en neutron fournit alors une énergie des dizaines de milliers de fois supérieure à l'énergie nécessaire pour l'obtention par électrolyse d'un atome d'hydrogène.

Grâce à ce dispositif nouveau de production d'énergie, l'avenir énergétique de la planète se trouve assuré. Cependant c'est inutile et même nuisible de fabriquer plus d'énergie que nécessaire. Il faut adopter systématiquement le principe de cogénération car toute énergie produite se retrouve finalement sous forme de chaleur et la partie de cette chaleur qui n'est pas rayonnée vers l'espace contribue à l'élévation de la température de l'atmosphère et des océans. Des moyens connus d'ionisation et/ou de chauffage sont mis en oeuvre pour que les électrons de ce gaz quittent leur orbite périphérique autour du noyau afin de permettre à ces électrons libérés de descendre, avec une probabilité faible mais non nulle, au coeur des protons du gaz, en produisant des photons de forte énergie.

Pour parvenir à un résultat satisfaisant, le gaz ou mélange de gaz, tel l'hydrogène, contenu à l'intérieur d'une chambre délimitée par une enveloppe, est porté à un niveau élevé de température et de pression. Ladite enveloppe est réalisée dans un métal réfractaire, ou dans un alliage de métaux réfractaires, résistant à la formation d'hydrures, de forte densité, d'un point de fusion élevée et avec de bonnes caractéristiques mécaniques afin que ladite enveloppe résiste à une pression élevée sous une haute température. Outre la fonction de maintenir le gaz sous pression à haute température, l'enveloppe assure la fonction de transformer en chaleur, en les interceptant grâce à sa forte densité, les photons de forte énergie. En éliminant le rhénium, en raison de sa rareté et de son coût, et dans le seul souci d'obtenir le meilleur couple température et pression que la technologie puisse offrir, la chambre sera réalisée de préférence en tungstène. Sans pour cela sortir du cadre de l'invention, d'autres métaux ou alliages d'un point de fusion moins élevé peuvent être utiligés pour des raisons économiques pour la réalisation de l'enveloppe de la chambre. De nombreux moyens connus peuvent être utilisés pour porter l'hydrogène enfermé dans la chambre à une température et à une pression élevée. Parmi ceux-ci se distinguent notamment ceux produisant l'échauffement par effet Joule, l'ionisation au moyen d'un champ électrostatique ou électromagnétique intense, l'avalanche électronique obtenue par une tension élevée et claquage d'un arc électrique. Selon une des réalisations possibles de l'invention, les moyen retenus, pour l'ionisation du gaz ou mélange de gaz, et pour sa montée en pression et en température, se regroupent autour d'un générateur qui délivre la puissance principale en courant alternatif, de préférence à transition de polarité rapide, relié par des câbles conducteurs à deux électrodes en tungstène dont l'une au moins est isolée de l'enveloppe, les électrodes étant disposées de façon à produire un arc électrique alternatif principal à l'intérieur de ladite chambre. Une source auxiliaire génératrice d'une tension haute- fréquence assure la formation d'un arc électrique haute-fréquence entre les deux mêmes électrodes afin de permettre l'amorçage de l'arc principal. Cet arc haute-fréquence peut être maintenu afin de favoriser si nécessaire le rétablissement de l'arc principal à chaque changement de sa polarité. L'écartement maximum recherché entre les deux électrodes dépend de la capacité d'amorçage induite par la source haute-fréquence. Les générateurs sont régulés en courant. Lorsque l'arc principal est établi, l'échauffement provient du rayonnement photonique de l'arc, des chocs des électrons et des protons sur les électrodes et par effet Joule par circulation du courant dans les électrodes. L'arc principal est maintenu jusqu'à l'obtention du couple pression et température assurant la réaction exothermique souhaitée. Cependant, puisque toute énergie apportée à l'intérieur de la chambre n'est pas de l'énergie perdue, l'arc principal peut être maintenu, à sa puissance maximale ou à une valeur intermédiaire si cela permet d'augmenter la puissance exothermique dégagée par le processus, en restant toutefois dans les limites technologiques permises du couple pression et température. Selon l'invention, la chambre est équipée d'un ou de plusieurs moyens d'injection à haute pression du gaz ou mélange de gaz, d'un ou de plusieurs moyens pilotés d'évacuation du gaz, d'une ou de plusieurs soupapes de sécurité limitant la pression dans l'enveloppe à la pression maximale de son fonctionnement et d'un ou de plusieurs capteurs de température et de pression. Un calculateur reçoit les informations des capteurs et la consigne de puissance réclamée à la centrale thermique. Il gère ces informations et pilote les moyens d'injection et d'évacuation du gaz et les générateurs en fonction des différents cycles suivants : Mise en service de la centrale thermique Fonctionnement à la puissance maximale Fonctionnement à la puissance demandée Arrêt de la centrale pour entretien ou pour une autre cause Selon l'invention, un moyen de transmission et de dilution du flux thermique peut être intercalé entre la surface extérieure de l'enveloppe et la surface intérieure du moyen canalisant le fluide caloporteur. Cette fonction de dilution et de transmission de la chaleur peut être assurée par un moyen intermédiaire solide, liquide, ou gazeux. De préférence, le moyen solide est retenu de façon à accroître la marge de sécurité qu'offre la résistance de l'enveloppe à la pression, voire même à assurer la totalité de la résistance à la pression. Il participe aussi à transformer en chaleur les rares photons gamma qui auraient réussi à traverser l'enveloppe de tungstène. Ce moyen de transmission et de diffusion de la chaleur peut être réalisé en plusieurs couches. La couche la plus près de l'enveloppe peut être réalisée dans un métal ou dans un alliage résistant à une température plus élevée que la couche extérieure qui peut être réalisée dans un matériau choisi pour être bon marché avec une conductibilité thermique acceptable, éventuellement comme la fonte. La couche la plus près de l'enveloppe peut assurer aussi d'autres fonctions telles que celle d'étanchéité de l'enveloppe si l'enveloppe s'avérait poreuse, celle de joint de dilatation entre fonte et tungstène, celle de protection du tungstène d'une carburation possible par la fonte. Ledit moyen de dilution et de transmission transmet le flux thermique au moyen, généralement réalisé en acier inoxydable, canalisant le fluide caloporteur. En application pour de faibles puissances, l'enveloppe et ledit moyen solide de dilution et de transmission du flux thermique peuvent être réalisés par une seule et même enveloppe plus épaisse en tungstène qui assure l'ensemble de leurs fonctions respectives.

On ne sort pas du cadre de l'invention si des perfectionnements sont apportés pour accélérer le processus. Citons notamment : L'accroissement de la longueur de l'arc, en utilisant un générateur HF avec une tension à vide très élevée, et en isolant l'intérieur de l'enveloppe de la chambre, de façon qu'un arc plus court ne puisse pas s'établir entre l'électrode isolée et l'enveloppe, au moyen d'une matière électriquement isolante thermiquement conductrice et résistante aux hautes températures. La constriction des ions positifs en circulation, au moyen d'un étranglement mécanique, réalisé en matière électriquement isolante thermiquement conductrice et résistante aux hautes températures, et situé entre les deux électrodes. - La multiplication des arcs, soit en multipliant les électrodes de type bougies multiples, soit en donnant aux électrodes une forme particulière, par exemple du type spirale conique, et en les isolant incomplètement. La tension entre deux spires d'une électrode produite par la résistance et le courant qui circule dedans (loi d'Ohm) devant être supérieure à la tension de l'arc qui se créera entre les parties dénudées de ces deux spires. On ne sort toujours pas du cadre de l'invention, si la transmission du flux thermique s'effectue essentiellement par voie de rayonnement de la chaleur. Dans ce cas le moyen de dilution et de transmission peut être le vide ou un gaz neutre à une pression légèrement supérieure à la pression atmosphérique pour éviter une pollution externe et les moyens de réception du rayonnement peuvent être principalement des panneaux photovoltaïques situés à distance raisonnable de l'enveloppe. Bien entendu compte tenu du faible rendement actuel des panneaux photovoltaïques, des moyens complémentaires seront installés pour récupérer l'importante chaleur résiduelle. Cette version de chaudière plus encombrante permet de se dispenser de la non moins encombrante turbine et de l'alternateur. Elle trouve son intérêt lorsque c'est principalement l'énergie thermique sous forme d'eau chaude qui est recherchée, par exemple l'hiver pour le chauffage des bâtiments ou des serres. Les panneaux photovoltaïques peuvent même être remplacés par des panneaux à circulation d'eau pour que toute l'énergie thermique soit uniquement au profit du chauffage de l'eau. Le processus exothermique utilisé par l'invention est révélé et mis en oeuvre par les moyens décrits ci-dessus. Il reste à compléter sa description en indiquant la manière dont les neutrons, qui ont été transformés en protons par la descente des électrons sur les noyaux d'hydrogène, sont évacués. La très grande majorité des neutrons se rattache aux noyaux d'hydrogène, ionisé ou non, et forme des deutérons. Cette « fusion » d'un neutron et d'un proton ne génère pas d'énergie supplémentaire. La diminution de la masse du deutéron par rapport à la somme des masses du proton et du neutron est le résultat de l'effet de masse écran, effet mis en évidence dès 1920 par le Professeur Majorana. Du fait de la barrière coulombienne, les deutérons et les protons ne peuvent pas fusionner avec les atomes environnants. La minorité restante des neutrons fabriqués atteint l'enveloppe, se retrouve dans les noyaux de tungstène et augmente le nombre des neutrons des différents isotopes de tungstène. Les isotopes de tungstène à 185 nucléons peuvent ensuite se transmuter par émission d'électrons en provenance des neutrons en isotopes Rhénium 185 stables. De même, compte tenu de la prolifération des électrons, une petite partie d'entre eux peut tomber sur les protons des noyaux de tungstène et transformer des protons en neutrons et donc transmuter des noyaux de tungstène en noyaux de tantale. Ces diverses transformations n'affectent pas le processus exothermique qui se poursuit aussi longtemps que des électrons rapides proliféreront en présence de protons. Ces transformations ont lieu principalement sur la surface intérieure de l'enveloppe, elles n'affectent que très faiblement la résistance à la pression de celle-ci. Les électrons qui sont tombés sur les noyaux n'étant plus actifs, il faut renouveler, au moins partiellement, une partie de l'hydrogène qui s'est alourdie. La description de ce processus complet n'est pas soutenue par les théories en cours au moment du dépôt de la demande de brevet français mais correspond aux faits relevés par l'utilisation de l'invention du catalyseur d'énergie d'Andréa Rossi et du Professeur Focardi.

Parmi ces faits, citons la transmutation d'atomes de nickel en cuivre (analysée par la théorie des Boms comme étant le résultat de l'absorption de neutrons, obtenus par la descente d'électrons sur le proton des noyaux d'hydrogène, neutrons absorbés qui réémettent des électrons pour se retransformer en protons) et la transmutation d'atomes de nickel en fer (résultat en deux étapes de la descente d'électrons sur les protons des noyaux de nickel, pour obtenir d'abord un isotope de cobalt radioactif par capture électronique puis un isotope stable de fer). La théorie des Boms, non publiée lors du dépôt de la demande de brevet français de cette présente invention, soutient totalement ces faits relevés. Les théories actuelles, invalidées à plusieurs reprises, doivent être changées, pas les faits. L'invention va maintenant être décrite avec plus de détails en se référant à un mode de réalisation particulier de l'invention, adapté à une faible puissance, et donné à titre d'exemple seulement. Il est représenté sur les figures annexées. La Fig. 1 est une vue en coupe du dispositif de production de chaleur avec les 15 principaux moyens connus qui lui sont rattachés et représentés par des symboles. La Fig. 2 est une vue en coupe représentant de manière plus détaillée la mise en place des moyens connus sur l'invention. Le dispositif de production de chaleur, selon l'invention, comprend une chambre (1) délimitée par une enveloppe (2) réalisée dans un métal réfractaire ou en alliage de 20 métaux réfractaires, résistant à la formation d'hydrures, d'un point de fusion élevée et avec de bonnes caractéristiques mécaniques afin que ladite enveloppe (2) puisse résister à une pression élevée. De préférence l'enveloppe (2) sera réalisée en tungstène sans élément d'addition. Pour des raisons de construction et d'entretien, ladite enveloppe(2) sera constituée d'un corps cylindrique (3) usiné par tournage extérieur puis par tournage 25 intérieur concentrique d'un cylindre non débouchant. Un couvercle épais (4) s'accouple au corps (3) au moyen d'une liaison vis/écrou à pas fin. Toutes les surfaces sont rectifiées après tournage. Les tolérances d'usinage veilleront à ce que l'étanchéité entre le couvercle (4) et le corps (3) soit assurée par contact préférentiel sur la partie extérieure. Deux trous dans le couvercle 4 et dans le corps (3) permettent le blocage des deux 30 pièces par serrage. L'intérieur de l'enveloppe (2) est de préférence d'un excellent état de surface obtenu par polissage. L'enveloppe (2) est épaisse car elle assure en plus de la fonction de transformation des rayons gamma en chaleur, la fonction de transmission et de dilution du flux thermique entre la chambre (1) et le moyen (18) de canalisation du fluide caloporteur. Le rapport de 0,25 entre le diamètre intérieur et le diamètre extérieur 35 de l'enveloppe (2) convient à une transmission d'une chaleur interne maximale de l'ordre de 2000°C à une vapeur d'eau d'une température maximale de l'ordre de 550°C.

L'électrode (6) non isolée est centrée et placée au fond du corps (3). Une douille isolante (7) réalisée dans une matière électriquement isolante, thermiquement conductrice et résistante aux hautes températures, telle le nitrure de bore, reçoit l'électrode (3) qui se visse dans la douille isolante (7). La douille isolante (7) se visse ensuite au centre du couvercle supérieur (4) avant l'assemblage du couvercle (4) avec le corps (3) de l'enveloppe. Les deux électrodes (5 et 6) sont réalisées en tungstène sans élément d'addition. La conduite d'admission (8) de l'hydrogène débouche directement dans la chambre (1) en partie supérieure de l'enveloppe (2). Elle est soudée, par faisceau 10 d'électrons (toujours avec préchauffage des pièces en tungstène), directement sur le couvercle supérieur (4). La conduite d'échappement (13) de l'hydrogène est également soudée sur le couvercle (4). Elle débouche dans la chambre (1) en partie inférieure de l'enveloppe (2) où la proportion d'hydrogène alourdie est sensée être légèrement plus importante. Les trous et les filetages dans le tungstène pur sont réalisés par tournage 15 externe ou interne ou par électroérosion et non par perçage et taraudage. Dans un plan différent du plan de coupe des figures 1 et 2, un autre accès à la chambre (1) est aménagé avec une douille isolante sur le couvercle (4) pour le passage d'un câble conducteur, isolé électriquement et thermiquement, qui est relié au capteur de température (10) de type thermocouple tungstène-rhénium logé dans la chambre (1). 20 La conduite d'admission (8) est reliée au dispositif d'injection à haute pression (11) et au capteur de pression (12). Ce dispositif d'injection haute pression est détaillé à la figure 2. Il comprend un électro-aimant du type linéaire (44) qui agit sur un piston (48) de faible section afin d'obtenir une pression suffisante de l'ordre de 150 MPa. L'électroaimant (44) est représenté hors tension, tige rentrée. Le poids de sa partie mobile et 25 l'alimentation en hydrogène (16) d'une pression de l'ordre de 20 MPa, le maintiennent dans cette position. Lorsque l'électro-aimant (44) est alimenté, il pousse sur le piston (48) qui obture dans un premier temps l'arrivée d'hydrogène (16) et comprime l'hydrogène qui se trouve devant jusqu'à le faire passer de l'autre côté du clapet antiretour constitué par la bille (51) reposant sur le siège de soupape (50). Les allers et retours de l'électro-aimant 30 sont commandés par le calculateur qui prend en compte la pression obtenue au niveau du capteur de pression (12) relié par système vis-écrou et son joint (52) au corps (46) du clapet antiretour. La conduite d'admission (8) de l'hydrogène est réalisée par plusieurs tubes de tungstène soudés par faisceau d'électrons. Elle est également soudée au corps (46) du clapet antiretour. Un cadre (45) en acier sert d'appui et de réaction à l'effort fourni 35 par l'électroaimant (44). Le cadre se maintient par un tenon en Té, réalisé en partie supérieure et en partie inférieure, s'engageant dans une rainure en Té dans le bloc (42) de récupération de chaleur. Une assise (55) élastique compense le poids du cadre (45) et des pièces qui lui sont rattachées. Ceci permet d'éviter les contraintes de dilatation thermique à la conduite d'admission (8). Un raccord tournant (54) vissé avec un joint (53) sur le corps (46) reçoit le tuyau d'alimentation (16) de l'hydrogène sous pression. Un bloc (63) en plomb avec un tenon en Té engagé dans la lumière en Té du bloc de récupération de chaleur (42) intercepte les rayons gamma en provenance de la chambre (1) de passage par l'intérieur du premier tube (8). La conduite d'échappement (13) est en amont de la soupape constituée essentiellement par un siège de soupape (32) et par une bille (34) sur laquelle s'appuie une masse pesante (36) par l'intermédiaire d'une tige en tungstène (35). Les constituants 10 respectifs de la bille (34) et du siège (32) résistent à la pression sous haute température et ne sont pas sujets à former des micro-fusions entre eux, par exemple bille en carbure de tungstène et siège de soupape en céramique. Le tube (33) en tungstène est soudé par faisceau d'électrons, ou vissé, sur le couvercle (4) et bloque le siège de soupape (32). Il conduit l'hydrogène qui est extrait de cette soupape à l'intérieur d'un réservoir (40) 15 parallélépipédique étanche destiné à abaisser la pression sortante et à récupérer une bonne partie de la chaleur de l'hydrogène, issue de la chaleur du gaz sortant mais aussi fournie par la recombinaison de l'hydrogène atomique en hydrogène moléculaire. Ce réservoir (40) en acier inoxydable transmet cette chaleur à de l'eau en circulation dans une série de tubes (43) en cuivre, brasés à l'intérieur de rainures usinées dans des blocs 20 de cuivre (28, 41, 42). Les tubes sont reliés entre eux par des canalisations fixes s'ils sont brasés sur le même bloc sinon les canalisations sont flexibles. Deux circuits d'eau, l'un à gauche, l'autre à droite, de récupération de chaleur sont installés. L'eau froide circule de la partie supérieure vers la partie inférieure puis passe par le bloc central. La masse pesante (36) est en tungstène, ce qui lui permet de résister au jet de plasma sortant de la 25 conduite (33). Le poids et donc la pression de déclenchement de la soupape est insensible aux variations de température. L'inertie thermique de la masse pesante est aussi appréciable. Le poids de la masse (36) associée à la section de passage du siège de soupape (32) détermine le niveau de déclenchement de sécurité de la soupape correspondant à la 30 pression maximale d'utilisation. Un électro-aimant, constitué d'un solénoïde (38) et d'un circuit magnétique (39), est surdimensionné en raison de la température à laquelle il est exposé. Un isolant thermique (62), type mica, protège le solénoïde du gaz chaud. L'électro-aimant (38, 39) permet d'actionner la soupape à la demande du calculateur. La masse (36) est guidée librement par 8 patins (58) en bronze rapportés par vissage à 35 l'intérieur du réservoir (40). Les joints (59), résistants à haute température, sont intercalés entre les patins (58) et le réservoir (40). Une plaque pliée (37) en acier doux est fixée par 4 vis pointeau (57) sur la partie supérieure de la masse (36), elle ferme l'entrefer de la partie magnétique (39). Le joint (56) résistant à haute température assure l'étanchéité entre le tube (33) et le bloc (28) et entre le réservoir (40) et le bloc (28). De nombreuses vis (60) et (61) à haute résistance élastique maintiennent un contact serré entre le réservoir (40) et les blocs (28, 41 et 42) de récupération de chaleur.

Le moyen retenu pour l'ionisation de l'hydrogène et pour sa montée en pression et en température comporte un générateur principal (24) de courant alternatif de préférence à transition de polarité rapide. Une borne de ce générateur (24) est reliée par un câble conducteur (25) à l'électrode isolée (5) par l'intermédiaire d'un raccordement électrique (9) isolé et refroidi (27) grâce au bloc (28) de récupération de chaleur. L'autre borne de ce générateur est reliée à la terre et à l'enveloppe (2) par un câble connecteur (26) et l'intermédiaire d'un autre raccordement électrique (27) refroidi par le bloc (28) à un conducteur intermédiaire (29) en tungstène de forte section vissé dans le couvercle (4). Les électrodes (5 et 6) sont disposées dans l'axe de l'enveloppe (2) de façon à produire un arc électrique alternatif principal à l'intérieur de la chambre (1). Une source auxiliaire génératrice (30) d'un courant haute-fréquence, reliée également aux conducteurs (25 et 26), assure la formation d'un arc électrique haute-fréquence entre les deux électrodes afin de permettre l'amorçage de l'arc principal. Cet arc haute-fréquence peut être maintenu afin de favoriser si nécessaire le rétablissement de l'arc principal à chaque changement de polarité. Les générateurs (24 et 30) sont conçus pour travailler en même temps et possèdent en interne les filtres adéquats. Le calculateur, non représenté aux schémas, pilote l'ensemble des acteurs selon les cycles automatiques simplifiés suivants : A) Démarrage de la chaudière : L'électro-aimant 44 est sous tension, il bloque l'accès de l'hydrogène. L'électro- aimant (38, 39) est également sous tension et permet l'évacuation de l'hydrogène hors de la chambre (1). Grâce à des capteurs appropriés qui ne sont pas tous représentés aux schémas, le calculateur vérifie l'absence de pression à l'intérieur de la chambre (1), la présence d'une quantité minimale d'eau dans le réservoir (18) et dans les blocs (28, 41, 42) de récupération de chaleur. Il coupe ensuite l'alimentation des deux électro-aimants jusqu'à ce que la chambre (1) se remplisse à la pression d'alimentation en hydrogène, aux alentours de 20 MPa à la température ambiante. Il met ensuite en service les deux générateurs (24 et 30) pour l'amorçage et le maintien d'un arc qui va permettre simultanément l'échauffement et la montée en pression de la quantité d'hydrogène contenue dans la chambre (1) jusqu'à ce que les paramètres d'utilisation soient atteints. La pression est limitée aux alentours de 150 Mpa par le choix de la masse (36) et de la section de passage de la soupape (32, 34). La température de l'hydrogène à l'intérieur de la chambre (1) mesurée par la sonde (10) doit alors pour cette pression rester inférieure à 1900 °C. Le processus exothermique est commencé. - B) Fonctionnement à la puissance maximale : La bille (34) se soulève de son siège (32) dès que la pression dépasse la limite de fonctionnement admise (150 Mpa). Cette soupape est aussi actionnée par l'électro-aimant (38, 39) en cas de dépassement de la température maximale tolérée relevée par la sonde (10). Lorsque le capteur (12) constate une baisse notable de la pression et que la sonde (10) constate une baisse de la température, cela signifie une diminution de la puissance exothermique fournie par le processus. Le calculateur procède alors à un renouvellement en partie de l'hydrogène. Il commence par une mise sous tension temporisée de l'électroaimant (38, 39) qui conduit à une purge partielle de la chambre (1). Après la coupure de l'électro-aimant (38, 39) et la retombée de la bille (34) sur son siège (32), le calculateur procède à une mise en service alternative du moyen d'injection haute pression (11) actionné par son électro-aimant (44) jusqu'à ce que le capteur de pression (12) affiche à nouveau le niveau de pression recherchée en fonction de la température relevée par le thermocouple (10) dans la chambre (1) de manière à compenser la quantité d'hydrogène relâchée. L'inertie thermique de l'enveloppe (2) et des moyens (18, 19 et 20) assure un fonctionnement non perturbé de la turbine, non représentée aux schémas, qui reçoit la vapeur d'eau sous haute pression sortant du réservoir (18). - C) Fonctionnement à la puissance demandée Dans ce cas, en fonction de la consigne de puissance demandée, le calculateur déclenchera le renouvellement en partie de l'hydrogène de manière plus tardive, en laissant davantage décroître la pression et la température. Ce cycle en dent de scie de la température de l'hydrogène suivie par un cycle identique de la puissance exothermique délivrée sera amorti par l'inertie thermique des moyens (2, 18, 19 et 20) ce qui finalement se traduira par une pression de vapeur plus faible, adaptée à la demande. En cas de décrochage éventuel du processus exothermique, le calculateur peut faire appel momentanément aux moyens d'échauffement et d'ionisation (24, 30). - D) Arrêt de la centrale Le calculateur met sous tension des deux électro-aimants (44 et 38) et vérifie la baisse de la pression et de la température. Puis il met hors tension l'ensemble de l'installation, ce qui condamne automatiquement l'alimentation en hydrogène par la retombée d'une électrovanne de sécurité vérifiant la présence de la tension d'alimentation, non représentée aux schémas, et située en amont sur le circuit d'alimentation en hydrogène (16). D'autres cycles peuvent être programmés dans le calculateur, pour les fréquentes applications de centrales regroupant plusieurs chaudières fonctionnant en parallèle pour 5 alimenter une ou plusieurs turbines à vapeur. Le dispositif de production de chaleur objet de l'invention est relié, par la conduite d'alimentation (16) d'hydrogène, à un dispositif connu de fabrication d'hydrogène ou à un réservoir d'hydrogène sous pression type bouteille ou autre. La conduite d'évacuation (17) de l'hydrogène transporte l'hydrogène à un dispositif de transformation d'hydrogène en 10 eau un peu alourdie. Ce dispositif, non représenté aux schémas, récupère un peu d'énergie, grâce à la combustion de l'hydrogène évacuée, avec de l'oxygène de l'air ou avec de l'oxygène en provenance de l'éventuel dispositif d'électrolyse de l'eau ayant servi à la fabrication de l'hydrogène. Cette eau alourdie est ensuite rejetée directement ou après dilution avec de l'eau sanitaire dans un cours d'eau en évitant de faire l'objet d'un 15 stockage. Le moyen (18) canalisant le fluide caloporteur, qui est dans cette réalisation de l'eau et de la vapeur d'eau, est constitué d'un réservoir cylindrique, d'un raccordement d'arrivée d'eau ou de vapeur d'eau à basse pression et d'un raccordement de sortie de vapeur d'eau à haute pression. Ledit moyen (18) canalisant le fluide caloporteur comporte 20 un passage central usiné recevant, après préchauffage dudit moyen (18), l'enveloppe (2) intégrant la fonction de dilution du flux thermique. Dans notre application, ledit moyen (18) est équipé intérieurement d'abord d'une cloison (19) en forme de spirale sous le fond de l'enveloppe (2) puis d'une cloison (20) en forme de rampe hélicoïdale sur le pourtour de partie cylindrique de l'enveloppe (2). Ces cloisons permettent d'augmenter le temps de 25 contact entre la vapeur d'eau et l'enveloppe (2) par l'intermédiaire du réservoir (18). Lesdits moyens (18, 19, et 20) sont réalisés en acier inoxydable d'une épaisseur suffisante pour résister à la pression d'utilisation élevée de la vapeur d'eau qui actionne la turbine haute pression appropriée. Bien entendu des soupapes de sécurité, non représentées sur le schéma, évacuent immédiatement une surpression éventuelle de 30 vapeur d'eau. De même un ou plusieurs capteurs de pression et de température de la vapeur d'eau informent le calculateur de façon à stopper le réapprovisionnement de l'hydrogène de la chaudière en cas de surchauffe, de surpression ou d'un excès de puissance thermique souhaitée pour approvisionner la turbine à vapeur. Ledit moyen de canalisation du fluide caloporteur (18) est isolé thermiquement de 35 l'extérieur par un isolant résistant à la température maximale atteinte par la vapeur d'eau et réalisé au minimum en trois parties (21, 22 et 23). La partie supérieure (22) se divise elle-même en deux parties symétriques, selon le plan de coupe, de façon à laisser passer les conduites de gaz et les conducteurs électriques. Cet isolant limite au maximum les pertes de calories vers l'extérieur. En partie supérieure, l'isolation est renforcée par un isolant intermédiaire (64) de type mica en contact direct avec l'enveloppe 2. Pour la même raison, les canalisations de vapeur d'eau seront convenablement isolées thermiquement de l'extérieur. L'ensemble du dispositif repose sur un socle (31) en béton. Le dispositif objet de l'invention peut être fabriqué en différents modèles équipant toute une gamme de puissances thermiques différentes. Il peut être utilisé seul comme simple chaudière génératrice d'eau chaude ou intégré seul ou en quantité à une centrale de production électrique. Il suffit pour cela de relier cette invention, fournissant la chaleur, à une turbine à vapeur, reliée elle-même à un alternateur. Une centrale d'énergie électrique de ce type, d'une puissance adaptée, peut alors alimenter en électricité, mais aussi en eau chaude sanitaire ou en eau pour le chauffage des bâtiments, des serres et des piscines, toute une ville sans avoir recours à de coûteux moyens de transports d'énergie. Une centrale de proximité ainsi définie intègre parfaitement le principe de cogénération ayant pour objectif d'utiliser le maximum de l'énergie produite. Cette invention peut aussi avoir des applications dans le transport maritime ou ferroviaire longue distance, dans les entreprises agricoles ou industrielles et chez de simples particuliers. Elle peut aussi être au coeur d'un dispositif de production d'eau 20 douce à partir de l'eau de mer.

Claims (4)

  1. REVENDICATIONS1) dispositif de production d'énergie thermique, caractérisé en ce qu'il comporte une chambre (1) délimitée par une enveloppe (2) réalisée en métal réfractaire ou en alliage de métaux réfractaires, de forte densité, résistant à la formation d'hydrures, d'un point de fusion élevée, et avec de bonnes caractéristiques mécaniques tel le tungstène, dans laquelle est introduit un gaz léger, ou un mélange de gaz légers, et des moyens pour ioniser et porter ledit gaz à une pression et à une température élevée, afin que de très nombreux électrons périphériques de ce gaz quittent leur orbite et produisent un rayonnement de forte énergie en descendant, avec une probabilité faible mais non nulle, au coeur des protons.
  2. 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens retenus pour l'ionisation, et la montée en température et en pression dudit gaz, comportent un générateur principal (24) de courant alternatif et un générateur auxiliaire (30) de tension haute fréquence reliés par des câbles conducteurs (25 et 26) à une électrode (5) isolée de l'enveloppe (2) et à une électrode (6) isolée ou non de l'enveloppe (2), les électrodes étant disposées de façon à produire un arc électrique principal à courant alternatif à l'intérieur de ladite chambre (1), l'amorçage de cet arc et éventuellement son maintien étant assuré par la tension auxiliaire haute fréquence.
  3. 3) Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la chambre (1) est reliée à un moyen d'injection à haute pression (11) du gaz, à un moyen d'évacuation (14) 20 du gaz, à une ou plusieurs soupapes de sécurité limitant la pression dans l'enveloppe et à un ou plusieurs capteurs de pression (12) et de température (10), les moyens actifs (11, 14, 24 et 30) étant pilotés à distance par un calculateur auquel sont reliés les capteurs (10 et 12) et agissant sur lesdits moyens actifs en fonction de la puissance demandée au présent dispositif de production d'énergie. 25
  4. 4) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de transmission et de dilution du flux thermique, entre la surface extérieure de l'enveloppe (2) et la surface intérieure du moyen (18) canalisant un fluide caloporteur.
FR1300412A 2013-02-22 2013-02-22 Dispositif de production d'energie thermique Withdrawn FR3002621A1 (fr)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1300412A FR3002621A1 (fr) 2013-02-22 2013-02-22 Dispositif de production d'energie thermique

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1300412A FR3002621A1 (fr) 2013-02-22 2013-02-22 Dispositif de production d'energie thermique

Publications (1)

Publication Number Publication Date
FR3002621A1 true FR3002621A1 (fr) 2014-08-29

Family

ID=48741246

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1300412A Withdrawn FR3002621A1 (fr) 2013-02-22 2013-02-22 Dispositif de production d'energie thermique

Country Status (1)

Country Link
FR (1) FR3002621A1 (fr)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3637974A (en) * 1969-06-06 1972-01-25 Linde Ag Switching arrangement for the stabilization and ignition of welding arcs and the like
WO1996042085A2 (fr) * 1995-06-06 1996-12-27 Blacklight Power, Inc. Procedes et dispositifs relatifs aux niveaux inferieurs d'energie d'hydrogene
WO1999005683A1 (fr) * 1997-07-24 1999-02-04 Blanchard Rheal Procede d'induction de capture electronique par les protons
US20120008728A1 (en) * 2010-07-09 2012-01-12 Ray R. Fleming Resonant Vacuum Arc Discharge Apparatus for Nuclear Fusion
WO2012112206A1 (fr) * 2011-02-18 2012-08-23 Highfuels, Inc. Procédé et appareil pour processus de fusion commandés intermédiaires

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3637974A (en) * 1969-06-06 1972-01-25 Linde Ag Switching arrangement for the stabilization and ignition of welding arcs and the like
WO1996042085A2 (fr) * 1995-06-06 1996-12-27 Blacklight Power, Inc. Procedes et dispositifs relatifs aux niveaux inferieurs d'energie d'hydrogene
WO1999005683A1 (fr) * 1997-07-24 1999-02-04 Blanchard Rheal Procede d'induction de capture electronique par les protons
US20120008728A1 (en) * 2010-07-09 2012-01-12 Ray R. Fleming Resonant Vacuum Arc Discharge Apparatus for Nuclear Fusion
WO2012112206A1 (fr) * 2011-02-18 2012-08-23 Highfuels, Inc. Procédé et appareil pour processus de fusion commandés intermédiaires

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20180138383A1 (en) Systems, Methods and/or Apparatus for Thermoelectric Energy
CN101884073B (zh) 用于核反应堆的浸没式安全壳
AU2009295356B2 (en) Solar collector
Mills Fusion power plant
Ferrari et al. Overview and status of thermophotovoltaic systems
US20120319410A1 (en) System and method for thermal energy storage and power generation
Momota et al. Conceptual design of the D-3He reactor ARTEMIS
KR101779730B1 (ko) 핵분열 점화기
Dulera et al. High temperature reactors
Matzen Z pinches as intense x-ray sources for high-energy density physics applications
US20200075178A1 (en) Rotating High-Density Fusion Reactor For Aneutronic and Neutronic Fusion
Rasor Thermionic energy conversion plasmas
EP3114692B1 (fr) Systèmes de production d'énergie photovoltaïque et procédés associés
US2991238A (en) Pinched plasma reactor
JP2007528976A (ja) 熱エネルギーを貯蔵する方法及び装置
US4182650A (en) Pulsed nuclear fusion reactor
US20170372801A1 (en) Reactor using azimuthally varying electrical fields
KR20100051650A (ko) 탄소 없는 물의 해리 및 수소 관련 전력의 생산
CN101443853B (zh) 用于产生粒子束和核聚变能量的方法和设备
US8156876B2 (en) Systems and methods for integrated plasma processing of waste
US5160694A (en) Fusion reactor
Bramante Dark matter ignition of type Ia supernovae
US9412474B2 (en) Method and apparatus for compressing plasma to a high energy state
US3328611A (en) Thermionic converter
Norajitra Divertor development for a future fusion power plant

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 4

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 5

ST Notification of lapse

Effective date: 20181031