| REVENDICATIONS 1 ) Dispositif pour réaliser la fusion theπnonucléaire pour la production d'énergie utilisant un syncbrotron ou tout autre système d'accélération de particules pour accélérer des faisceaux de particules de haute énergie tournant séparément en sens inverse et collisionnant entre eux caractérisé en ce que ces faisceaux (2), fonctionnant en régime puisé de paquets de particules séparés les uns des autres, servent à amorcer et entretenir les réactions de fusion dans des chambres de réaction (8) multiples qui sont insérées en chapelet ou comme les perles d'un collier dans un circuit (3) "abritanr~ces~fàisceaπx, préîétM^mmt^mMm∑~ww^ûe~m~f<wé~mt~lυtm$m~pom êtrεr qαasi-circulairerle" confinement des gaz utilisés des gaz divers remplissant sous pression ces chambres de réaction, les fonctions d'allumage et d'entretien des réactions sont dévolues aux faisceaux de particules (2) et sont nettement distinctes des fonctions de réaction de fusion proprement dite qui sont dévolues aux chambres de réaction (8), ces fonctions peuvent ainsi être optimisées indépendamment les unes des autres, les faisceaux de particules peuvent être constitués de protons ou d'ions plus ou moins lourds , les gaz de réaction sont préférentiellement du Deutérium et du Tritium auxquels sont mélangés d'autres gaz utiles, dont en particulier Azote, Argon, Néon ou autres, les gaz combustibles peuvent soit remplir la totalité des chambres de réaction (8) soit être injectés en continu , éventuellement mélangés à d'autres gaz ou particules de masse plus élevée, par des buses d'injection (43) convergentes et préférentiellement dans l'axe des chambres (8) ceci juste en quantité suffisante pour produire l'énergie thermique nécessaire pour maintenir en continu la puissance électrique nominale de chaque chambre , les jets de gaz combustibles (37) peuvent être protégés des chocs avec les particules remplissant les chambres par des jets de particules plus massives formant des sortes de rideaux concentriques (41); ces deux moyens de réaliser la fusion peuvent également être utilisés simultanément; dans une variante très importante les faisceaux synchrotrons servant d' " Allumette " initiant les réactions de fusions sont protégés par des tubes à vide (44), sur toute la longueur des chambres, un courant électrique négatif peut circuler dans les tubes (3 et/ou 44), les parois internes de ces tubes peuvent de ce fait agglutiner des protons destinés à repousser et centrer les protons des faisceaux dans l'axe des tubes, des grilles porte fils (46) ou mieux des "Rideaux " de fils (45) sont disposés à l'intérieur des chambres (8) et ces fils peuvent être prolongés en (49) à l'extérieur de celles ci, ces fils sont électriquement isolés et parcourus par un courant électrique positif destiné à attirer les électrons des atomes des gaz combustibles et à les agglutiner en permanence autour des fils (45) pour contrebalancer de façon uniformément répartie Ia répulsion coulombienne et afin de transformer ces gaz en plasma froid dans lequel les particules peuvent circuler sur de très grandes distances sans être freinées, si nécessaire un deuxième rideau de fils peut être mis en place pour y transférer provisoirement les électrons pendant les opérations de remplacement des isolants détériorés du premier rideau, les gaz emplissant la chambre ainsi que l'ensemble des chambres sont à une température basse de l'ordre de 5 à 600°, les gaz sous pression font office de modérateur de neutrons et transfèrent la chaleur produite aux parois des chambres; des dispositifs (47,48,49,50) sont prévus pour maintenir l'isolant des fils en parfait état pendant toute la vie de l'installation, des tubes creux, isolés intérieurement, remplis d'électrons et obturés à leurs extrémités peuvent avantageusement remplacer ces fils, l'énergie des faisceaux synchrotrons pouvant atteindre plusieurs dizaines de GeV permet kréalisation de nombreuses réactions, dont celles qui permettent la production de Tritium et de 3Hélium substituant un proton à un neutron,, ainsi qu'à l'auto production de combustibles servant aux fusions; différents dispositifs de sécurité sont prévus pour éviter l' emballement des réactions dont, entre autres, la suppression ou la réduction momentanée de l'intensité du courant électrique dans tout ou partie les fils (45) et/ou l'utilisation de barres de contrôle au cadmium comme dans les centrales à fission ; dans une autre variante encore plus importante les gaz emplissant les chambres sont chauffés par des moyens connus et maintenus à une température juste suffisante pour être ionisés et leurs électrons libérés, pour réduire l'énergie nécessaire à cette ionisation les gaz combustibles peuvent être " épluchés " de leurs électrons avant leur admission dans les chambres, les charges positives et les électrons sont ensuite injectés séparément et simultanément dans les chambres, de cette façon les distances séparant les charges plus et moins sont ainsi beaucoup 5 plus grandes que celles existant entre un noyau et son ou ses électrons, il suffit donc d'une énergie beaucoup plus faible pour maintenir les particules séparées que celle nécessaire à l'arrachement proprement dit des électrons; une couche Jsolante_élec1riquement_et^sistant^ux_te^ de. la paroi (19) pour faciliter les rebonds des particules sur les parois; des particules chargées positivement, telles des protons engendrant une force de répulsion, peuvent être implantées à la surface ou immédiatement sous la surface de la couche 10 isolante en (19) pour éloigner les gaz chauds de la paroi, réduire la charge thermique sur les parois et faciliter les rebonds des particules sur les parois, les électrons libres ne peuvent se recombiner avec ces particules répulsives en raison de l'agitation thermique du milieu et de la présence de cette couche isolante, des moyens sont prévus pour réguler finement la pression dans les chambres pour contrôler et maîtriser les réactions de fusion, diverses réactions sans Tritium et ses effets radioactifs, mais nécessitant des énergies supérieures à 10 KeV telles 2D + 2D et/ou 2D + 3He à 15 15 et 58 keV sont possibles, les tubes (44) protégeant les faisceaux synchrotrons peuvent être refroidis par un fluide caloporteur préférablement sous pression; les accélérateurs synchrotron pourront être remplaces, pour les installation de plus faible puissance, par des accélérateurs linéaires à faisceaux simple, ou double et dans ce cas coUisionnant entre eux. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les faisceaux de particules (2) peuvent être 0 fonctionnels sur des temps très longs pouvant dans certains cas égaler la durée de vie de l'installation elle même. 3) Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que les paquets de particules constituant les faisceaux (2) peuvent être fractionnés en sous-paquets. 4) Dispositif selon les revendications 1,2,3 caractérisé en ce que d'autres gaz moins faciles à fusionner que le deutérium et le tritium peuvent être utilisés en raison des hautes performances du dispositif qui dépassent 5 le critère de LAWSON 5) Dispositif selon les revendications 1,2,3,4 caractérisé en ce que des bouchons (24), rénovés en continu et préférablement réfrigérés peuvent isoler les chambres de réaction (8,9) du reste du circuit (3). 6) Dispositif selon les revendications 1,2,3 caractérisé en ce que c'est le circuit de l' injecteur (1) qui est utilisé pour préparer des nouveaux faisceaux neufs (2) en cas d'interruption de longue durée du dispositif. 0 7) Dispositif selon les revendications 1,2,3 caractérisé en ce que, si nécessaire, un deuxième circuit (3 bis) remplace temporairement le circuit principal (3) 8) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que, si besoin, des chambres supplémentaires (9) peuvent être ajoutées à l'installation sans arrêter les faisceaux de particules (2). 9) Dispositif selon les revendications 1,4 caractérisé en ce que un système (11,12) d'évacuation rapide des 5 gaz emplissant les chambres (8,9) est prévu. 10) Dispositif selon revendication 1 caractérisé en ce que sont prévues des installations annexes telles turbines et alternateurs (10), usine de fabrication d1 hydrogène (13), utilisation de la chaleur résiduelle pour d'autres applications que la production d'électricité, telle le chauffage collectif. 0 |
PRODUISANT UN SIGNAL SINUSOÏDAL ET MACHINE ELECTRIQUE
TOURNANTE POLYPHASEE COMPRENANT UN TEL DISPOSITIF
DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION.
La présente invention concerne un dispositif magnétique de détermination de position angulaire produisant un signal comportant une composante alternative se rapprochant d'une sinusoïde.
Ce dispositif est particulièrement destiné à la détermination d'une position angulaire d'un rotor d'une machine électrique tournante polyphasée.
L'invention concerne donc également une machine électrique tournante polyphasée comprenant un tel dispositif.
ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION. La mise en oeuvre de capteurs à effet Hall ou à magnétorésistance dans des dispositifs de détermination de position angulaire est bien connue de l'état de la technique, notamment aux fins du pilotage de certaines machines électriques tournantes utilisées dans l'industrie automobile.
Un exemple de ces dispositifs est donné dans la demande de brevet internationale WO2006/010864 par la société VALEO EQUIPEMENTS ELECTRIQUES MOTEUR.
Les signaux fournis par les capteurs comportent généralement un fort taux d'harmoniques, doivent parfois traités pour obtenir des signaux sinusoïdaux autorisant un meilleur pilotage d'une machine électrique polyphasée. Selon l'enseignement de la demande précitée, certaines combinaisons linaires particulières des signaux bruts issus des capteurs sont exemptes d'harmoniques, et proches de la forme d'onde sinusoïdale idéale.
Dans le brevet américain US6720763 décrivant également un résolveur, une cible magnétique, constituée d'un disque ou d'un anneau magnétique multipolaire, semble créer au voisinage des capteurs un champ magnétique apte à produire en sortie des signaux sinusoïdaux sans traitement supplémentaire.
Toutefois, aucune information précise concernant le degré de pureté des signaux sinusoïdaux obtenus n'est divulguée. Le chauflàge du plasma et son allumage, puis son entretien, sont réalisés, dans une ou des chambres de réaction
DISPOSEES EN CHAPELET, ou comme les perles d'un collier, par un seul et même faisceau de particules de grande puissance ( protons ou ions de masses atomique diverses ), la ou les traversant sensiblement dans l'axe, ou préférablement par DEUX faisceaux circulant en sens inverse et COLLISIONNANT entre eux dans l'axe des chambres, et seulement dans leur zone centrale " active " dans Ie but de produire industriellement et en masse de l'énergie électrique à bas coût pour alimenter un ou des réseaux de distribution d'électricité et permettre également la production sur place d'hydrogène pouvant servir pour la propulsion des véhicules résolvant ainsi le problème crucial de ce début de siècle.
La chaleur de la réaction de fusion est utilisée pour chauffer un fluide caloporteur qui actionne de façon classique des turbines d'alternateurs produisant de l'électricité, la chaleur résiduelle pouvant être valorisée, entre autres utilisations, comme moyen de chauffage pour une grande ville par exemple ou toute autre application industrielle.
L'avantage énorme de cette dispositions est de n'avoir besoin que d'un seul dispositif, préférablement du type synchrotron, ou toute autre machine aboutissant au même résultat, pour réaliser Ia fusion dans jusqu'à plusieurs dizaines de " Chambre de Réaction " dénommées dans tout ce qui suit : " CHAMBRES " par souci de concision et dont chacune pourra en raison de son grand volume ( diamètre pouvant atteindre 8 à 10 mètres ou davantage ) développer une puissance bien supérieure à celle d'ITER par exemple atteignant ainsi véritablement le stade industriel.
Les dimensions importantes d'une telle installation sont très favorables à l'augmentation du Temps de Confinement ( qui se calcule difficilement à priori ), car celui ci est, de par les expériences déjà faites et les statistiques en matière de confinement magnétique, largement fonction du rayon de la chambre de réaction.
Le diamètre du synchrotron lui même peut varier dans de larges limites, mais il sera souvent de l'ordre de quelques centaines de mètres à un ou plusieurs kilomètres, ces dimensions ne sont données qu'à titre d'ordre de grandeur, elles peuvent varier fortement en plus ou en moins selon les besoins. Il faut noter que l'utilisation d'ions lourds pour la constitution des faisceaux réduit d'une puissance 4 l' effet de rayonnement synchrotron qui affecte surtout les particules légères telles les électrons, ceci permet donc de réduire très sensiblement le diamètre de l'installation par comparaison au SPS ou au LHC.
En outre le fonctionnement en régime " puisé " du synchrotron par paquets de particules relativistes séparés les uns des autres est bien plus efficace que le fonctionnement en continu des systèmes à confinement magnétique parce qu'il engendre des " ondes de choc "avec compression puis relaxation en fonction de l'inertie et ceci jusqu'à plusieurs centaines de milliers de fois par seconde améliorant le rendement des collisions de particules, d'où possibilité d'utiliser des puissances de faisceaux moindres.
Les paquets de particules ont une longueur égale à celle de la longueur " active " des chambres, ils peuvent toutefois n'être pas totalement continus mais être fractionnés en " Sous Paquets " distincts les uns des autres. On peut ainsi amortir l'investissement financier consenti pour le synchrotron ( ou assimilé ) dans des conditions plusieurs dizaines de fois plus économiques par rapport à des projets tels NEF ou ITER.
Un autre avantage de la présente invention est que les deux fonctions : Allumage et entretien de la réaction de fusion / Production d'énergie, sont largement dissociées ce qui permet d' optimiser beaucoup mieux les paramètres de construction et d'exploitation de chacune de ces deux fonctions. Un autre avantage caractéristique capital des réacteurs de fusion MRCP objets de la présente invention, est que les " Chambres " fonctionnent sous la pression des gaz nécessaires à la réaction de fusion qui les remplissent et en particulier Deutérium et Tritium avec préférentiellement ajout d'autres gaz utiles à la réaction et au confinement tels en particulier Argon, Néon, Azote.. Elles n'utilisent ni la méthode de confinement inertiel ni celle du confinement magnétique mais celle du confinement, totalement nouveau dans ce domaine, utilisant la pression centripète intrinsèque des gaz remplissant les chambres pour assurer le confinement du plasma à très haute température généré par les collisions des faisceaux tournant en sens inverse et des réactions de fusion. En effet les gaz situés à proximité immédiate de l'axe principal des. chambxesjsjint ttès fortement, dilatés par la température de l'ordre de 100 Millions de degrés qui règne dans cette zone, les particules de ces gaz sont donc très éloignées les unes des autres alors que dans les zones plus éloignées de cet axe, et le refroidissement agissant, ces particules sont plus proches les unes des autres, et donc le gaz y est plus dense, ce qui forme une barrière naturelle, qui se renforce de plus en plus à mesure que l'on s'éloigne de l'axe, s'opposant à la propagation centrifuge des particules, c'est donc bien un confinement par PRESSION centripète qui est ainsi créé sans avoir besoin d'un apport d'énergie.
L'ajout de gaz inertes tels l'Argon ou le Néon permet d'augmenter sensiblement la pression dans les chambres, et donc le confinement inertiel centripète, sans pour autant nécessiter Ia mise en œuvre d'importantes quantités des gaz fusibles Deutérium et Tritium, ils améliorent également le rendement de la fusion grâce à l'effet de carambolage entre particules denses qui se manifeste quand les faisceaux collisionneurs sont constitués d'ions plus ou moins lourds, l'énergie dépensée pour élever la température de ces gaz est plus que compensée par le gain de rendement des réactions de fusion qu'ils permettent. Ce mode de confinement permet de faire l'économie des énormes aimants supraconducteurs fonctionnant à très basse température des procédés à confinement magnétique ou des lasers très nombreux et de très grande puissance des procédés à confinement inertiel ainsi que de celle des très importantes installations nécessaires au maintien d'un vide très poussé et de très basses températures dans des volumes considérables inhérents à ces deux procédés. En outre ce confinement par pression est beaucoup plus efficace et homogène qu'un confinement magnétique qui est le plus souvent instable et sujet à des fuites importantes de plasma ce qui a pour effet de réduire fortement le -temps de confinement et donc d'affecter gravement l'un des principaux critères de LAWSON. En outre ce confinement est obtenu sans aucune dépense ni apport d'énergie extérieure, ce qui améliore énormément le rendement global de l'installation et le facteur " Q " II est très intéressant , en plus du Deutérium, d'utiliser du Tritium pour optimiser les réactions de fusion, ce Tritium peut être produit dans les Chambres elles même par exemple si l'on ajoute de l'Azote car ce gaz, bombardé par des neutrons d'énergie supérieur à 4 MeV, issus des réactions de fusion, produit du Tritium, celui ci peut également être produit par le bombardement par les neutrons d'une couverture tritigène comme il en est une prévue par exemple pour ITER.. La présence de ces gaz sous pression a également l'avantage de freiner efficacement les neutrons issus des réactions évitant ainsi une détérioration des parois des chambres, et de bien mieux conduire la chaleur jusqu'à la première paroi.
Les températures atteintes lors des collisions d'ions lourds peuvent atteindre 100.000 fois la température régnant au centre du soleil soit 1.5 milliards de degrés ce qui dépasse très largement Ie critère de LAWSON, aussi l'on peut profiter de ces températures plus élevées que nécessaire pour avoir une proportion relativement faible des particules " actives " pour la fusion ( Deutérium/Tritium ) par rapport aux autres gaz remplissant les chambres tout en respectant ce critère, de cette façon l'ensemble du mélange des divers gaz peut être porté à pression nettement plus élevée que dans les TOKAMAKS pour assurer un confinement centripète très efficace tout en conservant un même nombre de particules et une même densité au centimètre cube de particules " actives " du même ordre de grandeur que dans les TOKAMACS.
Le choix des gaz et de leurs proportions respectives sera donc très important pour optimiser le rendement desréactions de-fusion sans risque-d'emballement de celles ci.
Ces chambres sont préférablement de forme cylindrique dans leur partie centrale active avec une demi sphère à chaque extrémité du cylindre pour en faire des vases clos de grandes dimensions résistant parfaitement aux pressions et aux températures élevées, cette disposition a également l'avantage de permettre la diffusion " Rayonnante " de la chaleur puisque celle ci est engendrée par les réaction de fusion dans une zone cylindrique de très petit rayon dont l'axe se confond avec celui du grand axe des chambres, cette chaleur peut ainsi rayonner avec une intensité égale dans toutes les directions au lieu d' être concentrée sur la surface très réduite des " Divertors " prévus pour les procédés à confinement magnétiques d'où de très importantes économies sur les matériaux constitutifs de ces chambres qui peuvent se contenter de performances bien plus faibles.
Le temps de confinement par PRESSION intrinsèque est particulièrement important car il l'est l'un des critères de LAWSON, il semble ne pas exister de formules mathématiques permettant de calculer avec précision le temps de confinement, mais des ordres de grandeur ont pu être évalués en fonction des essais effectués sur des prototypes plus ou moins anciens et des statistiques et il a été constaté que plus le rayon des chambres de réaction était grand plus le temps de confinement s'améliorait, le grand diamètre des chambres MRCP est donc un facteur très favorable.
De ce fait il est difficile de calculer à priori la pression nécessaire pour obtenir un temps de confinement optimal, il y a lieu de la calculer à l'aide des lois classiques régissant le comportement des gaz à haute température ( Lois de Gay Lussac, l'Abbé Mariotte, Jacques Charles etc....), et surtout de faire plusieurs essais à l'aide d'un prototype des diverses pressions initiales à donner aux gaz de remplissage des chambres sachant qu'il faut obtenir une température d'au moins 100 millions de degrés dans l'axe et de quelques centaines de degrés au droit de la première paroi en contact avec les gaz brûlants ( pour avoir un bon rendement de la conversion de la chaleur en énergie ), et ceci en fonction de différents diamètres de chambres possibles. En tout état de cause la fourchette des pressions possibles en fonctionnement continu doit être au minimum supérieure aux 10 " ° 5 atmosphères prévus pour ITER et peut aller jusqu'à plusieurs centaines d'atmosphères, économiquement acceptables, conditionnant la résistance et l'épaisseur des parois des chambres; Ia fourchette est donc énorme et ouvre toutes les possibilités.
Ces calculs conditionneront aussi les dimensions à donner aux chambres en plus de diverses autres considérations économiques. Le mode de construction des chambres et des tubes contenant les faisceaux de particules est prévu pour permettre, chaque fois qu'un besoin de puissance supplémentaire se fera jour, l'insertion de nouvelles chambres dans l'installation sans interrompre le fonctionnement des autres chambres en activité. Plusieurs solutions sont possibles :
- Ces chambres supplémentaires peuvent être de construction identique à celle des chambres mises initialement en place lors de la première mise en service de l'installation, elles sont alors préfabriquées puis glissées ou déposées, en un temps très court à l'emplacement qui leur a été réservé au cours de l'un des arrêts de faisceaux ( ces arrêts, destinés à permettre de reconstituer les faisceaux " usés ", peuvent être programmés à intervalles réguliers dans le cas où il n'est pas possible de faire durer les faisceaux de façon totalement permanente ). - Dans les cas où les faisceaux peuvent fonctionner en continu pendant des mois ou des années sans avoir besoin d'être reconstitués à neuf pendant un arrêt de courte durée, ces chambres peuvent dans ce cas être fabriquées en deux moitiés de part et d'autre d'un plan horizontal axial et assemblées entre elles après mise en place de la moitié. jnfërieure_à.sσn..exact emplacement- dansJL'axeudu&iscsau4-.piiisJajEQθMé_supérieurA_e& ;t superposée et l'assemblage définitif " in situ " est réalisé. Cet assemblage étant terminé il est possible de démonter les tubes dans lesquels circulent les faisceaux, sur toute la longueur de la chambre, sans coupure des faisceaux, ces portions de tubes ayant bien entendu été conçues dans ces zones et dès l'origine de la construction, en deux moitiés démontables suivant leur grand axe.
Cette possibilité d'insertion de nouvelles chambres est particulièrement intéressante car elle entraîne des économies considérable : le nombre des aimants de courbure d'origine reste inchangé quelque soit le nombre de chambres rajoutées, seuls les aimants de focalisation et de déviation sont en nombre proportionnel à celui des chambres. Le nombre des cavités d'accélération n'est également pas proportionnel à celui des chambres. Les investissements de base peuvent donc être limités à un nombre réduit de chambres qu'il sera possible d'accroître très économiquement par la suite en fonction des besoins.
Il est préférable d'isoler les chambres, remplies de gaz divers sous pression, des tubes protégeant les faisceaux qui constituent la plus grande partie de la circonférence totale d'un synchrotron, de façon à ce que le vide puisse être fait à l'intérieur de ces tubes pour éviter les collisions des particules constituant les faisceaux avec des gaz résiduels indésirables. Ce vide n'a pas besoin d'être aussi parfait que dans les synchrotrons de recherche tels le
LHC car les faisceaux seront composés préférentiellement d'ions lourds moins sensibles aux interactions parasites que les protons, .ceci en raison de leur masse et donc de leur inertie beaucoup plus élevées, et les volumes concernés sont incomparablement plus faibles d'où de très grandes économies d'investissement en matériels destinés à créer le vide et aux puissances nécessaires pour leur fonctionnement.
Pour cette même raison Ia durée de vie des faisceaux , qui est de l'ordre de 10 Heures dans le LHC, sera également beaucoup plus longue à la condition d'être parfaitement collimatés et rechargés en continu, en effet une production industrielle et commerciale d'électricité doit être continue et ne saurait être interrompue pendant plusieurs heures chaque jour. Seule l'expérimentation d'un prototype pourra permettre de mesurer réellement ce temps de vie.
Si l'objectif d'une réaction en continu sur des temps très longs ne pouvait être atteint il existe plusieurs solutions à ce problème :
- Dans le LHC le temps de remplissage de nouveaux faisceaux, après l'arrêt des faisceaux devenus trop hétérogènes, est de 4 minutes plus 20 minutes d'accélération pour obtenir les vitesses relativistes prévues, à ce temps il faut ajouter le temps d'arrêt des faisceaux usés qui peut être quasiment nul si l'on ajoute à l'installation une chambre d'arrêt tel le calorimètre HCAL du LHC, ou mieux il est possible de freiner progressivement mais rapidement les faisceaux sur toute la circonférence du synchrotron et de les arrêter en introduisant des gaz inertes denses sous pression dans les tubes reliant les chambres puis en recréant le vide initial aussitôt après l'arrêt des faisceaux, cette opération peut se faire en un temps de quelques minutes, sans beaucoup compliquer l'installation On peut donc considérer que le temps global de renouvellement des faisceaux " usés " par des " neufs " sera d'un ordre de grandeur de la demi heure, cette opération devant être effectuée par exemple environ une fois par semaine ou au pire une fois par jour.
Or l'inertie thermique de l'ensemble de l'installation est considérable puisque il y a d'énormes quantités de chaleur emmagasinées à très haute température dans : gaz de réaction, parois des chambres, couverture tritigène éventuelle, fluide caloporteur de refroidissement, vapeur alimentant les turbines ( éventuellement à l'état " supercritique^oit-plus de475— et-plus-de 221-bars-aveG-une-densité se rapprochant-alors-de-celle-de-Ueau-) r cette- chaleur doit suffire pour alimenter les turbines pendant la demi heure d'arrêt des réactions de fusion. Si l'opération est menée de nuit aux heures creuses le rendement de l'installation, même s'il baisse un peu, n'aura pas de répercussions préjudiciables.
Une autre solution encore plus simple consiste à utiliser l'anneau de stockage de l' " Injecteur " (1) non seulement pour renouveler à intervalles réguliers les particules des faisceaux brûlées par les réactions de fusion, mais aussi pour servir de réservoir à des faisceaux " Neufs " en attente et donc injectables immédiatement après la vidange des faisceaux usés, dans ce cas le temps nécessaire pour remplacer les faisceaux usés se réduit encore.
Si, après les tests effectués sur un prototype, il s'avérait qu'aucune de ces solutions n'est suffisante une autre solution pourrait toujours être adoptée qui consisterait à utiliser deux paires de faisceaux contrarotatifs au lieu d'une seule, une paire débouchant en (25) étant au repos ou en cours de rechargement pendant que l'autre paire créerait les réactions de fusion en débouchant en (21 et 22 ) dans les chambres; dans ce cas les dérivations à l'entrée et à la sortie de chaque chambre seront prévues pour permettre cette substitution des faisceaux à l'aide d'aimants adéquats
Pour que le vide puisse être réalisé dans les tubes contenant les faisceaux entre les chambres il est prévu d'insérer des " Bouchons " à chacune des entrées et sorties des faisceaux dans les chambres, ces bouchons seront fabriqués dans un matériau aussi " transparent " aux faisceaux de particules et aussi peu épais que possible pour ne pas les affaiblir exagérément, ces bouchons seront traversés ( à l'instar d'une vitre traversée par les rayons du soleil ) par les particules des faisceaux ce qui aura pour conséquence de les endommager assez rapidement, aussi des système permettant leur remplacement rapide ou en continu, sans interruption des faisceaux, sont prévus. Une méthode de remplacement de ces bouchons consiste à utiliser une barre de grande longueur de ce matériau " transparent ", de section appropriée, coulissant, à chaque entrée et sortie des chambres, entre les deux tronçons des tubes protégeant les faisceaux, sa largeur est supérieure au diamètre des tubes protégeant les faisceaux et elle sera poussée chaque fois que de besoin ou en continu pour présenter une nouvelle section neuve devant les faisceaux, sans aucune interruption de ceux ci ; des joints étanches pour éviter les déperditions des gaz remplissant les chambres et maintenir un vide suffisant dans les tubes sont prévus. Une fois qu'une barre aura ainsi servi de bouchon sur toute sa longueur, une autre barre identique sera poussée contre elle pour la remplacer et ainsi de suite sans qu'il y ait jamais interruption des faisceaux.
De cette façon le réacteur pourra fonctionner pendant plusieurs années avec des bouchons en bon état en permanence , toutes ces opérations peuvent être automatisées.
Une autre méthode de remplacement des bouchons consiste à réaliser une couronne de largeur et d'épaisseur convenables dans Ie même matériau " transparent ", insérée de façon étanche entre les tubes, dont le centre est désaxé par rapport à l'axe des faisceaux, et pouvant donc en tournant présenter une zone neuve devant chacun des faisceaux aussi souvent que de besoin, un peu à la façon d'un barillet de revolver qui en tournant présente les cartouches les unes après les autres devant le canon, ce mouvement rotatif peut être continu ou par à coups, bien entendu des joints d'étanchéité au vide sont prévus pour éviter des fuites des gaz remplissant les chambres, vers l'extérieur et/ou vers le vide interne des tubes abritant les faisceaux. Les " bouchons " seront bien entendu refroidis autant que de besoin par circulation d'un fluide caloriporteur ou tout autre mode de refroidissement.
Les faisceaux-eollisionneurs r à vitesse-relativiste, circulent séparément-en-sens-inverse-Uun-de-Uautre-dans des tubes et sont défléchis par des aimants à l'entrée et à la sortie de chaque chambre pour les obliger à collisionner à l'intérieur des chambres , ils sont focalisés par des aimants pour être aussi compacts que possible, ce qui accroît le nombre de collisions, et organisés en " paquets " de longueur sensiblement égale à celle de la partie " active " de chaque chambre, ils sont espacés entre eux par une distance égale à la distance séparant les parties " actives " de deux chambres consécutives, les paquets des deux iàisceaux sont synchronisés avec une grande précision afin de collisionner aussi exactement que possible, et sur toute leur longueur, dans la seule zone active des chambres , il n'y a donc pas de collisions de part et d'autre de la partie active centrale de la chambre ceci dans le but d'empêcher que des réactions de fusion se produisent dans les demi sphères d'extrémité et ceci sur une longueur égale à leur rayon, le refroidissement des gaz et les transferts de chaleur peuvent être ainsi réalisés dans les demi sphères dans les mêmes conditions et avec une même distance aux parois et une même charge thermique que dans la partie active cylindrique . Les " paquets " des faisceaux peuvent être continus sur toute leur longueur ou être constitués d'un nombre plus ou moins grand de " sous paquets " se suivant à très courte distance l'un de l'autre pour constituer, comme ci dessus, un seul paquet de longueur égale à celle de la partie active des chambres
L'enveloppe des chambres de réaction est constituée de plusieurs couches successives à l'instar de celles des TOKAMAKS : 1 ère paroi en contact direct avec les gaz chauds, couverture tritigène éventuellement, fluide caloporteur de refroidissement, enveloppe extérieure. Des accessoires analogues à ceux des TOKAMACS sont également prévus pour l'approvisionnement en Gaz ( D,T, divers ), l'évacuation des cendres ( Hé ), les déchets de combustion, la récupération de la chaleur etc.. Les faisceaux de particules doivent être ré-accélérés à chaque tour à l'aide d'aimants disposés entre chaque chambre ou groupe de chambres de réaction, ces aimants peuvent évidemment être les mêmes que ceux ayant servi à l'accélération initiale des faisceaux. - Des systèmes sont prévus pour permettre une vidange très rapide des gaz contenus dans les chambres de réaction en cas de début d'emballement de Ia réaction par exemple.
A cet effet les chambres sont reliées par des tubes de forte section à un réservoir central de grande capacité où règne en permanence une légère dépression afin d' aspirer en un temps très court les gaz sous pression de la ou des chambres où un début d'emballement se produirait, la baisse de pression dans cette ou ces chambres arrête instantanément les réactions de fusion.
U est également possible de concevoir le transfert de ces gaz dans des citernes de grande contenance automotrices ou circulant sur rails tout autour de l'installation.
En outre les aimants de déviation des faisceaux permettant à ceux ci d'entrer en collision, à l'entrée et à la sortie de chaque chambre, sont prévus de façon à pouvoir en cas de besoin annuler instantanément la déviation des faisceaux empêchant ainsi toute possibilité de collision entre faisceaux et donc mettant fin instantanément aux réactions de fusion, ce qui constitue une double sécurité..
Bien entendu l'ensemble de l'installation est à calculer de façon à ce que le rendement des réactions reste toujours légèrement en dessous des conditions nécessaires à l'ignition c'est à dire au point où les réactions s'auto entretiennent sans aucun apport extérieur d'énergie. - Des systèmes sont prévus pour permettre les opérations de maintenance en toute sécurité à l'intérieur d'une ou plusieurs chambres de réaction sans interrompre le fonctionnement du reste de l'installation. A cet effet des demi -tubes-destinés-à-empêcher- tout-contaet-avee les faisceaux de-particules-aGtifs-peuvent-êtte-introduits-dans-chaque- chambre, après extraction des gaz, puis l'un des demi tube est disposé sous les faisceaux actifs sans toucher ceux ci, puis l'autre demi tube est déposé sur le premier et les deux moitiés sont assemblées et fixées de façon à permettre de travailler sans risques à l'intérieur des chambres.
Ces demi tubes peuvent également être posés sur le fond des chambres lors de la construction de celle ci et y rester en attente pendant toutes les années d'exploitation. Quand les besoins de maintenance l'exigent, et après extraction des gaz, ils sont assemblés comme ci dessus pour protéger les foisceaux . Le grand diamètre des chambres permet d'y travailler facilement malgré la présence de ces tubes. - Bien entendu sont également prévus les moyens connus nécessaires pour renouveler régulièrement les gaz combustibles brûlés, pour extraire la chaleur destinée à produire la vapeur alimentant les turbines des alternateurs produisant l'électricité déversée dans les réseaux de distributions nationaux et/ou internationaux, alimenter en électricité les installations elles mêmes, évacuer les cendres de la réaction ( Hé en particulier ) etc.
H est également prévu un autre moyen d'approvisionnement en gaz combustibles Deutérium et éventuellement Tritium qui consiste à n' introduire, dans les chambres de réaction que juste la quantité de gaz combustibles nécessaire dans l'instant aux réactions de fosion qui doivent engendrer une puissance thermique environ trois fois supérieure à la puissance électrique nominale soit par exemple 3.000 Mw thermiques pour une puissance utilisable de 1.000 Mw électriques et ceci pour une chambre de réaction, cette injection étant alors régulière et permanente pendant toute la durée de fonctionnement de l'installation. Le confinement par pression étant dans ce cas assuré par un gaz neutre, argon par exemple, remplissant les chambres de réaction et maintenu à la pression adéquate.
Dans ce cas il n'y a plus lieu d'introduire dans les chambres des quantités importantes de gaz combustibles lors de la mise en route de l'installation et de les maintenir à volume sensiblement constant pendant toute la durée d'exploitation de l'installation c'est à dire pendant de nombreuses années , puisque ces gaz sont injectés en quantités très faibles mais en permanence pendant toute cette même durée d'exploitation, on supprime ainsi tout danger d'emballement de la réaction ainsi que les frais occasionnés par l' investissement initial dans d 1 importantes quantités de gaz combustibles. L'allumage des réactions de fusion est provoqué, comme dans tout ce qui précède, par l'élévation de température due aux collisions des faisceaux issus du même synchfotron, cet allumage se reproduisant plusieurs millions de fois par seconde en raison de la vitesse relativiste des faisceaux, le critère de LAWSON est ainsi facilement atteint à proximité immédiate des faisceaux synchrotrons d'où les réactions de fusion se propagent en s'auto- entretenant dans tout le volume de gaz susceptible de fusionner injecté dans la zone centrale active des chambres confinée par le gaz inerte remplissant les chambres L'approvisionnement en gaz combustibles peut se faire avantageusement grâce à des " Buses d 'injection " fixées dans l'axe principal des chambres au droit du centre des calottes hémisphériques fermant les extrémités des chambres de réaction, l' injection se faisant par un ajutage constitué de trous de très feible diamètre ( compte tenu des très faibles quantités horaires de gaz à injecter ) ou de vides annulaires de très faible section, la zone centrale de ces buses d'injection étant creuse permet le passage libre des faisceaux synchrotron. Que ce soient des vides annulaires ou des trous leurs génératrices ne sont pas parallèles dans ces buses d'injection mais convergent sous un angle extrêmement petit de l' ordre de grandeur de 0,1 degré, à la manière des-génératrices d'un cône-dont-la base circulaire serait un-cercle-de-quelques millimètres-de diamètre-et-donUe sommet serait situé à mi longueur de la partie centrale active des chambres.
Cette disposition permet de faire converger les jets de gaz combustibles injectés de façon à ce qu'ils croisent la trajectoire des feisceaux synchrotron sur la plus grande longueur possible afin de multiplier les chances de collisions avec les particules constituant les faisceaux eux mêmes et avec les particules issues des collisions de ces faisceaux entre eux. La vitesse des particules de gaz combustibles injectés et leur pression sera calculée de façon à ce qu'ils aient une inertie suffisante pour atteindre et dépasser le centre de la zone centrale active des chambres. La densité de ces jets de gaz, très supérieure à celle de la densité régnant dans les chambres des Tokamaks classiques tels ITER, est un facteur très favorable à la réalisation du critère de LAWSON.
Les " paquets " de particules des faisceaux synchrotron tournant à une vitesse relativiste auront ainsi la possibilité d'interférer plusieurs milliers ou dizaines de milliers de fois avec chacune des particules des gaz injectés, circulant à des vitesses beaucoup plus faibles, pendant le temps que celles ci mettront à parcourir toute la longueur, c'est à dire plusieurs mètres, de la zone centrale active d 1 une extrémité à l'autre. Comme précédemment les gaz combustibles peuvent être soit du Deutérium et de l'azote par exemple en proportions telles que le Tritium produit par les collisions de plus de 4 MeV avec les molécules d'azote le soit en quantité suffisante pour entretenir la réaction de fusion avec transformation en Hélium et pour un rendement optimum.
Il pourra être utile d'ajouter à ces gaz combustibles d'autres particules inertes de masse plus élevée pour faciliter leur propagation linéaire par effet d'entraînement jusqu'au centre des chambres et au delà. Comme auparavant également on peut également injecter du Deutérium seul en comptant sur la création de tritium dans une éventuelle couverture tritigène ou même injecter directement un mélange Deutérium/Tritium. II est également prévu d'injecter un gaz neutre, par exemple de l' argon, ou d'autres particules de masse élevée, dans un ajutage concentrique à celui servant à injecter les gaz combustibles, cet ajutage est constitué par une série de trous, ou mieux d' un espace vide annulaire concentrique, extérieurs au jet des gaz combustibles pour créer une sorte de rideau cylindrique enveloppant et isolant la zone où circulent les jets de gaz combustibles afin de protéger ceux ci des chocs avec les molécules des gaz remplissant les chambres et d'éviter leur dispersion. Toujours dans le but de protéger le plus possible contre les risques de dispersion les jets de gaz combustibles de l'atmosphère des chambres, il est prévu de mettre en place ces buses d'injection, réalisées en matériau résistants aux températures extrêmes, à l'extrémité de tubes en matériaux résistants également aux très hautes températures ce qui permet d' éloigner les buses des parois des calottes hémisphériques où les températures sont les plus basses et la densité la plus forte, de cette façon le trajet libre des jets de gaz au travers de l'atmosphère des chambres est sensiblement raccourci et surtout il s'effectue dans les zones où les températures sont les plus élevées et donc les densités de particules les plus basses d'où un minimum de perturbations pour les jets. Les tubes porte buses et les buses elles même peuvent être protégés par des tubes concentriques résistant aux très hautes températures Le premier moyen décrit ci dessus de réaliser la fusion, c'est à dire en remplissant tout le volume des chambres de gaz combustibles, peut être combiné avec le deuxième moyeu utilisant l'injection axiale directe de gaz combustibles, ces deux moyens sont dans ce cas utilisés simultanément. Dans une très importante variante la plus grande partie des installations précédemment décrites sont conservées mais utilisées différemment : Les. gaz contenus JansJes-chambres, de même- nature_que_précédemment,_sontAjune- pression pouvant atteindre, plusieurs dizaines d'atmosphères, ils sont ionisés pour séparer et immobiliser leurs électrons afin de ne pas freiner les protons issus des faisceaux synchrotrons, ces gaz forment ainsi un plasma froid, pour cela on dispose dans les chambres de nombreux " Rideaux de fils " conducteurs ( ou des grilles ) parcourus par un courant électrique positif qui a pour rôle d'arracher les électrons liés aux noyaux pendant toute la durée du remplissage initial des chambres, pouvant s'étaler sur plusieurs semaines, puis de les maintenir " Agglutinés " à la surface de ces fils afin d'équilibrer , de feçon uniformément répartie, la répulsion coulombienne des noyaux de Deutérium, Tritium, Hélium dans tout le volume de la chambre qui reste ainsi globalement neutre, les particules incidentes ou contenues dans la chambre peuvent ainsi circuler librement sans être freinées par des électrons libres, ils peuvent donc parcourir des distances considérables avant d'interagir, les électrons des très faibles quantités journalières de recharges en gaz, destinés à remplacer les gaz brûlés, effectuées pendant le fonctionnement normal en continu de l'installation sont agglutinés eux aussi sur les fils par le même processus. Ces mêmes électrons peuvent aussi être agglutinés sur la face interne des parois des chambres, préalablement revêtues d'un isolant, selon le même processus en reliant cette paroi à une source de courant électrique positive, la répulsion coulombienne de ces électrons est dans ce cas localisée à la surface de la paroi; ces deux méthodes peuvent bien entendu être utilisées indépendamment l'une de l'autre ou au contraire être utilisées simultanément. Pour éviter que les électrons agglutinés ne pénètrent dans les fils ( et/ ou dans les parois de la chambre ) et ne s'évadent de la chambre, ces fils sont isolés électriquement ( par exemple par oxydation anodique pour un fil d'aluminium ), ou par toute autre méthode d'isolation résistant aux 5/600 ° de la chambre, ces fils peuvent être en matériaux divers susceptible d' être parfaitement isolés et supportant la température régnant dans la chambre. L'isolant de ces fils sera peu à peu dégradé par les chocs des particules qui le heurteront, c'est pourquoi des dispositifs sont prévus permettant le défilement continu ou à intervalles réguliers ou le remplacement de ces fils afin d'avoir en permanence un isolant en parfait état à l'intérieur de la chambre et donc le maintien permanent des électrons agglutinés à l'intérieur de la chambre. Les électrons étant agglutinés autour des fils et/ou sur la paroi ne sont donc plus disséminés dans tout le volume de la chambre et il n' y a ainsi aucun effet de freinage des ions réactifs ni perte de puissance par effet BREMSSTRHALLUNG. Si les électrons s'évadaient de la chambre lors de l'extraction des isolants dégradés il est possible d'installer un deuxième rideau de fils, parallèles à ceux décrits ci dessus et très proches d'eux mais coulissant indépendamment l'un de l'autre, permettant de transférer provisoirement les électrons d'un rideau à l'autre par simple commutation du courant et juste pendant le temps nécessaire à cette opération afin de les empêcher de quitter la chambre. On peut remplacer les fils par des tubes creux isolés intérieurement, remplis d'électrons, fermés à chaque bout, sans circulation de courant électrique. Les gaz combustibles peuvent être classiquement du Deutérium et du Tritium, mais peuvent également être différents, en effet l'énergie des faisceaux synchrotron est telle que l'on peut envisager l'auto production de nombreux autres corps susceptibles de fusionner ou de participer aux fusions. Les réactions 2 D + 2 D → 3 T ( 50% ) et → 3He ( 50% ) et 2 D + 3 He sont particulièrement intéressantes et permettant d' optimiser fortement les réactions de fusion, d'autant plus que 3 He n'est pas radioactif, et si c'est essentiellement de la réaction D + T dont il est fait mention ici, c'est parce qu'elle est classiquement la plus connue, mais le MRCP est susceptible d'utiliser bien d'autres réactions en raison de sa plasticité et de la grande énergie des protons issus des faisceaux synchrotrons. Les interactions entre protons et particules combustibles et entre particules elles mêmes se feront selon trois processus distincts :
Tant que-les-énergies des protons primaires-sont-comprises-entre-quelques-GeV et quelques MeVJes~énergies._ sont le plus souvent trop grandes pour provoquer la fusion des noyaux combustibles ( ceux ci étant dépouillés de leurs électrons qui sont agglutinés autour des fils et/ou paroi comme décrit ci dessus ), car cette énergie dépasse les 1,5 MeV entraînant la rupture des noyaux en leur nucléons constitutifs Protons et Neutrons.
Pendant cette phase un certain nombre des noyaux de combustibles emplissant la chambre seront heurtés par les protons incidents issus du collisionnement des faisceaux synchrotrons et donc brisés ce qui aura pour effet de multiplier Ie nombre des particules/projectiles ( protons et neutrons ). L' énergie totale sera conservée mais répartie entre un plus grand nombre de nucléons en général 3 ou 4, soit 3,5 en moyenne, l'énergie moyenne de chaque nucléon/projectile étant elle même 3,5 fois inférieure à celle des protons incidents.
Le calcul montre que l'on peut obtenir ainsi plusieurs cascades successives, ce nombre dépendant de l'énergie initiale des protons incidents.
Pour les cascades suivantes l'énergie des projectiles étant devenue inférieure à 1,5 MeV les cassures de noyaux ne se produiront plus et ce seront les noyaux entiers des gaz combustibles qui seront projetés les uns contre les autres pour fusionner avec création d' Hélium de 3,5 MeV et de neutrons de 14,08 MeV.
- Dans la plage intermédiaire de 1 à 4 MeV les énergies des particules/ projectiles permettront la production de Tritium ( à partir d'Azote par exemple ), et/ou d 1 3 Hélium, ce dernier étant un remarquable absorbeur de neutrons interagira avec les neutrons excédentaires issus des collisions précédentes en leur substituant un proton da section efficace beaucoup plus grande ce qui augmente d'autant le nombre de fusions ultérieures possibles. - Dans la plage des énergies des projectiles inférieures à 1,5 MeV des noyaux d'Hélium seront créés, par collision et fusion de noyaux D/T, à une énergie de 3,5 MeV.avec émission d'un neutron de 14,08 MeV Dans une première étape cette énergie de 3,5 MeV sera suffisante pour briser comme précédemment les liaisons P/N des noyaux combustibles avec réduction corrélative de l'énergie de chaque nucléon, chacun de ces nucléons ainsi isolé, de section efficace comprise entre 10 et 100 Femtomètres pour les protons, pourra à son tour projeter un noyau de D ou de T contre un autre engendrant ainsi une nouvelle fusion avec création d'un nouvel Hélium de 3,5 MeV et éjection d'un neutron de 14,08 MeV , puis le processus se renouvellera sans fin selon une réaction en chaîne risquant de provoquer un effet explosif qu'il sera nécessaire de contrôler, par exemple par des barres de contrôle au Cadmium comme dans les centrales à fission, et par de nombreux autres moyens. En ce qui concerne les neutrons on peut considérer que ces projectiles, de très faible section efficace, issus des ruptures de la liaison Proton/Neutron des noyaux D et/ou T ainsi que ceux provenant des réactions de fusion proprement dites, pourront communiquer aux noyaux heurtés une énergie proche de celle fournie par les protons ce qui à première vue n'est pas forcément réellement exact, mais la substitution des protons aux neutrons dans les réactions 3Hé engendrées réduit fortement le nombre des neutrons, cette réduction étant compensée par une production équivalente de protons qui eux ont une section efficace beaucoup plus grande puisqu'ils sont chargés, c'est pourquoi cette réaction 3Hé est particulièrement favorable, ainsi d'ailleurs que pour plusieurs autres raisons.
D'autre part, au cours des collisions engendrant une fusion il arrive fréquemment que ce soient deux 2D , et non pas 1 D et 1 T qui collisionnent , dans ce cas également il y a création d'un 3Hé substituant un proton à un neutron. En outre des rebonds de neutrons contre les parois de la chambre sont possibles, quand l' angle d'incidence est suffisant, ce qui accroît considérablement les chances de pouvoir parcourir la distance nécessaire pour avoir -100% de ehances-de collisionret-il-faut-également-tenir-eompte-de-toutes les collisions intervenues avantque-les particules n'aient parcouru cette même distance ce qui représente un pourcentage non négligeable.. En ce qui concerne les neutrons de 14,08 MeV produits par les réactions de fusion proprement dites, une partie d'entre eux sera absorbée par le milieu gazeux ambiant extrêmement dense avec là aussi création d' 3Hé et substitution d'autant de protons.
Ces différentes considérations font qu'il n'y a pas de risque d'erreur grave à priori en ne faisant pas de distinction entre neutrons et protons dans le calcul des cascades de réactions successives. De toutes façons après chaque rupture de la liaison P / N d'un noyau on a toujours au moins 2 protons issus de la collision, pour un projectile incident, et donc un coefficient multiplicateur d'au moins 2 soit une progression géométrique de raison 2 suffisante pour entretenir la réaction en chaîne, il suffirait de quelques cascades de réactions supplémentaires pour obtenir la puissance voulue ce qui s'obtiendra sans aucune difficulté simplement en retardant légèrement le freinage de la réaction en chaîne. L'utilisation de faisceaux synchrotrons de grande énergie permet de réaliser une multitude de réactions qui sont impossibles dans les réacteurs de fusion expérimentaux actuels qui sont limités, pour des questions de résistance des matériaux, à des énergies de une à quelques dizaines de KeV en confinement magnétique et à des temps de confinement infimes dans Ie confinement inertiel.
En effet dans les réacteurs MRCP le temps de confinement est quasi illimité puisqu'il est assuré par les parois des chambres, les énergies sont des centaines de milliers de fois plus grandes et la densité plusieurs millions de fois plus importante que dans le confinement magnétique.
Dans le MRCP il n'est pas nécessaire de porter à de très hautes températures, de l'ordre de la centaine de millions de degrés, la totalité des gaz combustibles, puisque les réactions initiées par les faisceaux synchrotrons sont ponctuelles et isolées dans une masse importante de combustible froid servant d'agent de refroidissement et de transmission à la paroi de l'énergie produite en même temps que de ralentisseur de neutrons ce qui est un avantage considérable car cela permet de réduire la dégradation des parois de la chambre, cette masse de combustibles est à la température de la chambre de réaction c'est à dire environ 500 à 600 ° température optimale pour avoir un bon rendement des turbines actionnant les alternateurs produisant de l'électricité.
En ce qui concerne la partie " Synchrotron " de l'installation MRCP les faisceaux de protons collisionnent à l'intérieur de chambres de réactions produisant, selon des techniques classiques, des protons de haute énergie réglable à volonté pouvant atteindre jusqu'à plusieurs dizaines de GeV.
Ces faisceaux circulent, de façon classique, dans des tubes à vide protecteurs, généralement en cuivre, disposés entre les chambres, mais, selon la présente invention, ces tubes peuvent être préparés, lors de la mise en service de l'installation, de la façon suivante : la paroi interne de ces tubes est revêtue d'un isolant électrique, le tube lui même sera parcouru lors de la mise en service de l'installation pendant les premiers tours des faisceaux et au tout début de leur accélération, par un courant électrique négatif d'intensité suffisante pour attirer une partie des protons de ces faisceaux de faible énergie, ces protons viendront s'agglutiner sur la paroi interne du tube, puis une fois qu'un nombre suffisant de protons sera ainsi agglutiné sur la paroi l' intensité du courant sera réduite de façon à ce que l'attraction subsistante soit juste suffisante pour maintenir les protons agglutinés sur la paroi, de cette façon le tube protecteur maintiendra en permanence, sur sa paroi interne, un nombre suffisant de protons pour que leur répulsion Coulombienne repousse fortement les protons des faisceaux vers l'axe du tube et ce pendant-toute Ja durée_duJfonctionnemenUieJ!installation_à_puissance nominale,- cecLpermettant jde faciliter, énormément le collimatage des faisceaux et de réduire la puissance des aimants spécialisés dans cette tâche. Par la suite, pendant le fonctionnement en régime normal continu, les protons des faisceaux eux mêmes étant concentrés dans l'axe des tubes à grande distance de la paroi ( à l'échelle atomique ) ne ressentiront donc pratiquement pas l'infime attraction du faible courant négatif d'intensité réduite maintenu dans le tube afin de conserver les protons bien agglutinés, le champ répulsif créé par les protons agglutinés étant très supérieur à ce très faible champ négatif sera en fin de compte la seule force réelle résultante qui contribuera fortement à collimater le faisceau sans presque aucune dépense d'énergie. A l'intérieur des chambres les tubes à vide protecteurs sont en matériau à haut pouvoir réfractaire d'épaisseur aussi faible que possible pour ne pas freiner notablement les protons issus des collisions, et juste suffisante pour supporter la pression régnant dans les chambres, ils sont " refroidis" extérieurement par la température régnant dans la chambre qui est de l'ordre de 5/600°. Dans une variante encore plus importante la plus grande partie des installations précédemment décrites sont conservées mais utilisées différemment :
Les gaz contenus dans les chambres, de même nature que précédemment, mais avec en particulier la possibilité de ne plus nécessiter de Tritium, sont à une pression généralement inférieure à 1 atmosphère, ils sont chauffés par un moyen classique, tels ceux utilisés pour ITER, pour atteindre juste la température d'ionisation d'un pourcentage important des atomes de gaz destinés à fusionner afin que leurs électrons deviennent libres avec vin freinage minimum des protons issus des faisceaux synchrotrons et des autres particules remplissant les chambres et concourrant aux réactions de fusions telles en particulier lΗélium, ces gaz forment ainsi un plasma dont la température est d' un ordre de grandeur plusieurs milliers de fois inférieure à celle des tokamaks expérimentés depuis de nombreuses années, ce qui élimine la plupart des difficultés techniques non encore résolues, tout le volume de la chambre reste ainsi globalement neutre et les diverses particules peuvent donc parcourir des distances considérables avant d'interagir.
Comme précédemment les particules de haute énergie issues des faisceaux synchrotrons servent d' " Allumette " pour initier le début des réactions de fusion qui se multiplient et se poursuivent en cascades par création dΗélium à 3.5 MeV, l'énergie de ces particules " primaires " peut donc être limitée à celle qui est nécessaire pour obtenir les fusion de type 2D + 2D à T == 15 KeV et 2D + 3He → 4Hé à 58 KeV, et ces énergies, correspondant à des vitesses très inférieures aux vitesses relativistes, peuvent être atteintes facilement non seulement dans des synchrotrons mais également avec de simples accélérateurs linéaires de petite taille avec faisceaux collisionnant ou non ce qui est particulièrement utile pour les installations de faible puissance.
Dans cette variante le confinement des gaz réactifs n'est pas obtenu par simple pression ni grâce à des champs magnétiques puissants mais simplement par le fait que ces gaz sont enfermés dans des récipients matériels de grand volume, de l'ordre de 1.000 mètres cubes et plus, avec donc un confinement quasi parfait et de durée quasi illimitée. Pour séparer les électrons de leurs noyaux il faut ioniser les particules emplissant les chambres, l'ionisation totale de l'hydrogène nécessite une énergie de 13,6 eV et donc des températures encore relativement élevées quoique restant de plusieurs ordres de grandeur inférieures à celle des Tokamaks actuels, mais pour éviter que la charge thermique sur les parois ne soit trop importante il est nécessaire de réduire Ia température d 1 ionisation des gaz combustibles le plus possible, l'un des moyens pour y parvenir est le suivant :
La force reliant un électron à son noyau dans un atome est importante parce qu'elle s'exerce à une très petite distance de ïordre de 0,05-nanomètre.et.cetteforce-.décroît-comme.le carré-de. lailistance,-iL .existe JinjnQyenj3!accroîtEL considérablement cette distance : Ce moyen consiste à " éplucher " les atomes de combustible avant leur chargement initial dans les chambres ( comme déjà décrit ci dessus et comme cela se fait couramment dans les accélérateurs de particules tels le LHC ) ce qui a pour effet de séparer les électrons de leurs noyaux, puis l'on injecte dans la chambre SEPAREMENT mais SIMULTANEMENT ( pour que l'ensemble des gaz remplissant la chambre reste neutre en permanence ) et donc à grandes distances les unes des autres, les particules chargées positivement et les électrons négatifs, ces derniers sont donc éloignés des noyaux par des distances considérables à l'échelle atomique, de ce fait les forces que les particules exercent les unes sur les autres sont beaucoup plus faibles que celles reliant un électron à son noyau au sein d'un atome, de ce fait il suffît d'une énergie bien plus faible, bien inférieure à 1 eV pour tenir les diverses particules éloignées les unes des autres par leur agitation thermique et donc pour avoir une température beaucoup plus basse dans la chambre, d'où charge thermique au mètre carré très sensiblement réduite. La température étant plus faible la densité des gaz et donc la pression sur les parois des chambres peuvent être fortement augmentées ce qui améliore considérablement les chances de collisions permettant les fusions.
La longueur des trajets à effectuer par les particules permettant d'aboutir à une fusion sera corrélativement considérablement réduite ainsi que le nombre de rebonds nécessaires sur la paroi des chambres. Les distances que doivent parcourir les protons primaires issus des accélérateurs et les particules accélérées par les collisions successives sont très supérieures aux dimensions internes des chambres de réaction, ces protons et particules doivent donc rebondir plusieurs fois sur les parois des chambres avant d'avoir parcouru une distance suffisante pour avoir la chance de rencontrer des noyaux capables de fusionner, il est donc nécessaire de faciliter ces rebonds avec un minimum de pertes d'énergie, dans ce but une couche d'un isolant électrique résistant aux hautes températures, par exemple à base de céramique, peut être appliquée sur toute la surface de la paroi interne ce qui limite au maximum les risques de pénétration des particules chargées dans la paroi et facilite considérablement les rebonds avec des pertes d'énergie minimales.
Pour contribuer également à faciliter les rebonds multiples des particules contre les parois afin que les réactions de fusion aient le temps de se produire avant une trop importante perte de leur énergie, et dans le but d' éloigner les particules chargées des gaz brûlants des parois en les repoussant en direction de la zone centrale de Ia chambre, il est possible d'implanter des protons SURNUMERAIRES ionisés ( donc sans électrons ) à la surface interne de la première paroi ou à très faible distance de celle ci dans la profondeur de la couche superficielle de cette paroi de façon à créer sur toute la surface interne des parois des chambres un champ électrique répulsif, Ceci peut se faire essentiellement de deux façons :
Soit en bombardant ces parois par des protons dépouillés de leurs électrons avec une énergie juste suffisante pour qu'ils viennent s'incruster à la surface de la première paroi en ne pénétrant que sur une profondeur minimale pour qu'ils restent piégés par les atomes constituant Ia couche la plus superficielle de cette paroi, - Soit en insérant et en emprisonnant ces protons entre une couche superficielle du matériau réfractaire et isolant et une deuxième couche plus épaisse et mécaniquement plus résistante de la première paroi , de façon à ce qu'ils restent prisonniers entre ces deux couches pendant la durée de vie de la paroi, cette paroi pourra être refroidie par circulation d'un fluide caloporteur sous pression afin que sa température reste très inférieure à celle du plasma . fl est également intéressant d'augmenter le pouvoir intrinsèque de saturation des parois par divers traitements tels la boronisation pour limiter Y absorption des particules rapides dans la paroi avant qu'elles n' aient pu rebondir un nombre de-fois-suffisantetaientdone-puparcourir^^
En ce qui concerne les protons et les neutrons rapides créés par les fusions d'énergie dépassant 4 à 5 MeV ils traverseront cette barrière de protons prisonniers, en ne subissant qu'une faible perte d'énergie, pour pénétrer jusqu'au fluide caloporteur principal où ils déposeront leur énergie, permettant ainsi Ia production de la vapeur alimentant les turboalternateurs.
En raison même de leur agitation thermique et de la présence d'une couche isolante électriquement, les électrons libres présents dans la chambre ne pourront pas se recombiner avec les protons prisonniers, ce qui aurait pour effet d'annuler leur action répulsive. L 'énergie importante des protons issus des faisceaux synchrotrons ou d' accélérateurs linéaires qui servent d' " Allumette " aux réactions de fusion permettra d'utiliser non seulement des réactions de type 2D + 3T à 10 KeV mais également des réactions ne se produisant qu'à des températures plus élevées telles 2D + 2D à T - 15 KeV et 2D + 3He → 4Hé à 58 KeV qui ne produisent pas de matières radioactives ce qui est un avantage considérable, par la suite les réactions provoquées par l' Hélium à 3.5 MeV seront plus que suffisantes pour entretenir et développer les réactions de fusion.
La puissance des faisceaux de protons primaires peut être, dans cette variante, relativement faible aussi il est possible d' utiliser des accélérateurs linéaires avec deux faisceaux collisionnant où même à un seul faisceau celui ci étant injecté directement dans les gaz emplissant les chambres, le tube de protection (44) n'est alors plus nécessaire. Dans le cas où l'accélérateur est de type synchrotron ce tube de protection est généralement nécessaire, il peut être refroidi par un fluide caloporteur sous pression.
Dans le cas des accélérateurs linéaires les chances de collisions entre les particules primaires issues du ou des faisceaux et les particules des gaz combustibles sont plus faibles, mais cela n'est pas gênant car il suffit d'un tout petit nombre de fusions primaires pour amorcer les réactions de fusion . Ces réactions s'entretiennent ensuite seules grâce à la production d' Hélium à 3.5 MeV qui dans une première série de collisions brise les liaisons Protons/Neutrons des noyaux à une énergie de 1,5 MeV libérant ainsi deux particules distinctes d'énergie environ 750 KeV ce qui a pour effet de multiplier à chaque fois le nombre de particules susceptibles de provoquer des fusion selon, une progression géométrique de raison proche de 2. Outre les autres moyens de sécurité décrits ci dessus, les réactions de fusion pourront être contrôlées finement, pour éviter d'atteindre le stade explosif, en régulant la pression dans les chambres par des systèmes de soupapes calibrées et de pompes ( ces dernières non représentées sur les dessins ) permettant d'évacuer rapidement vers le réservoir central auquel elles sont reliées, dès le début d'une surchauffe, la quantité de gaz juste nécessaire pour ramener la pression dans les chambres à sa valeur nominale, à contrario en cas de diminution de pression ces pompes transféreront les volumes de gaz juste suffisants de ce même réservoir vers les chambres.
II est prévu d'installer sur place, pour éviter les transports d'électricité à distance, mais sans que cçci soit une obligation, un ou des ateliers de production d'hydrogène destinée à servir de carburant pour toutes sortes de véhicules et en particulier voitures et camions, il est donc souhaitable que cette filière Hydrogène soit développée parallèlement, l'utilisation d'hydrogène comme carburant présente de multiples avantages : répartition partout dans le monde, les déchets produits ne sont que de l'eau et n'ont donc pas d'effet nuisible sur la composition de l'atmosphère et le réchauffement climatique, pas de pollution etc. - Un autre avantage est que le synchrotron utilisé dans le cadre de la présente invention est beaucoup plus simple et moins coûteux qu'un synchrotron de recherche tels le SPS ou le LHC puisqu'il ne comporte aucune xhambre-dîessai,-que-le- vide peut-y-être_nettement-moins-poussé et— ne-concerne-que-des _vx>lumesJnfîmes,-.en outre son coût s'amortit sur de nombreuses chambres de réaction : 8 ou 16 dans le cas illustré par la Figure 1. Un autre avantage de la présente invention est qu'un prototype pourrait être construit très rapidement et à un coût très réduit car les techniques et les matériaux nécessaires sont nettement moins sophistiqués que dans un cas comme ITER par exemple et qu'elle ne met en œuvre que des techniques déjà bien développées. Ce prototype pourrait éventuellement utiliser temporairement tout ou partie d'installations existantes telles le SPS et même le LHC tous deux à Genève , dont il est prévu qu'ils ne fonctionneront que 270 jours par an, ceci au prix d'adaptations relativement peu importantes, dans ce cas seule serait à construire de toutes pièces une " Chambre " de réaction conforme à l'invention.
H serait également possible de construire un pré-prototype sommaire, donc à très bas coût, destiné à ne fonctionner qu'un temps très court juste suffisant pour choisir les pressions nécessaires avec différents mélanges de gaz et affiner les principaux paramètres de fonctionnement, l'utilisation temporaire du SPS et/ou du LHC seraient particulièrement utiles à ce stade, un tel prototype pourrait raisonnablement commencer à être expérimenté sous un délai de deux ou trois ans après la prise de décision de le construire.
Les différents avantages liés à la présente invention ouvrent des perspectives de réalisation de la fusion thermonucléaire avec d'autres éléments que le Deutérium et le Tritium qui n'ont pas été envisagées pour le moment faute de puissance suffisante et d'études de faisabilité. Les dessins annexés illustrent l'invention - La figure 1 est une vue d'ensemble en plan , à très petite échelle, d'une installation complète selon l'invention
- La Figure 2 est une coupe verticale, selon son grand axe longitudinal, à petite échelle, d'une Chambre de réaction de fusion
- La figure 3 est une coupe verticale perpendiculaire à la coupe de la figure 2, à la même échelle
- La figure 4 est une vue en coupe à grande échelle, selon son grand axe sur un injecteur de gaz combustibles - La figure 5 est une vue en coupe transversale à grande échelle, sur un injecteur à espaces vides annulaires
- La Figure 6 est une vue en coupe transversale, à grande échelle, sur un injecteur à Trous
- La figure 7 est une vue en coupe d'une chambre de réaction de fusion montrant le dispositif de " Rideaux de fils " destinés à agglutiner les électrons.
En référence à ces dessins un synchrotron " collisionneur " (1) analogue dans son principe au SPS du CERN à GENEVE, ou tout autre système analogue, génère deux faisceaux de particules (2), protons ou ions divers, tournant en sens inverse dans des tubes protecteurs (3), dans lesquels on maintient préférentiellement le vide, l'ensemble de ces tubes (3) constitue un circuit polygonal dont la forme générale en plan est proche du cercle, ces faisceaux sont accélérés à des vitesses relativistes par des chambres d'accélération (4).
Des aimants de courbure (5) sont disposés à chaque sommet du polygone qui peut comporter un nombre de côtés variable ( 8 dans le cas illustré par la figure 1 ) pour obliger les faisceaux à suivre le parcours désiré, des aimants de focalisation (6) permettent de collimater les faisceaux et de les concentrer au maximum au plus près de leur axe.
Des aimants de déviation (7) dévient les deux faisceaux de façon à ce que leurs axes coïncident pour les obliger à collisionner entre eux à l'intérieur des chambres de réaction (8,9) Des chambres de réaction additionnelles (9) dont les contours sont remplis en noir dans la figure 1 peuvent être intercalées dans le circuit dans les cas où l'on souhaite accroître la production d'énergie passant ainsi dans l ! exemple-illustré-par-la-Figure-l-de-8-à-16-ehambres-
Les réactions de fusion se produisent dans les chambres de réaction (8) et éventuellement (9) Des alternateurs (10) équipés de turbines transforment en électricité la chaleur apportée par les fluides caloriporteurs provenant des Chambres de réaction et ayant servi à les refroidir, ces alternateurs sont reliés à des réseaux électriques à haute tension non représentés.
Des canalisations (11) représentées en traits tiretés permettent une évacuation rapide des gaz emplissant les chambres (8,9) en cas de besoin, ces gaz peuvent être stockés dans un ou plusieurs grands réservoirs (12) Des demi tubes protecteurs de faisceaux (31) sont prévus pour permettre les travaux de maintenance sans interruption des faisceaux ni de la production électrique
II est prévu, mais ce n'est pas une obligation, de construire une usine de production d'hydrogène (13) utilisant tout ou partie de l'énergie électrique, cette usine est dessinée au centre du polygone mais elle peut tout aussi bien être à n'importe quel autre emplacement Une voie ferrée ou une route (32) intérieure ou extérieure au circuit des faisceaux peut être prévue pour desservir l'installation et en particulier pour positionner les chambres supplémentaires (9) en cas de besoin Une installation de ce genre est susceptible de fournir des quantités très importantes d'électricité pouvant satisfaire les besoins d'une région ou même d'une nation, les besoins d'une région ou même d'une nation En référence aux figures 2 et 3 l'enveloppe d'une chambre de réaction (8,9) est multicouches, elle est constituée d'une partie centrale de section préférablement cylindrique (14) dont les deux extrémités sont obturées par des calottes hémisphériques ou proches de l'hémisphère (15). En partant de la périphérie et en allant vers le centre d'une chambre (8,9) la couche externe de l'enveloppe est une " peau " (16) de protection métallique ou en toute autre matière adaptée, la couche interne suivante (17) est constituée d'un élément caloriporteur destiné à refroidir la chambre, il sera le plus souvent liquide et permettra la production de vapeur à haute température actionnant les turbines des alternateurs si besoin par l'intermédiaire d'échangeurs de température, la couche interne suivante (18) peut être une couche tritigène pour la production de Tritium nécessaire à la réaction, mais cette couche sera supprimée dans les cas où le Tritium pourra être produit en quantité suffisante d'une autre façon, par exemple par la transmutation interne d'azote au cours des réactions de fusion. La couche interne suivante (19) est destinée à encaisser le flux thermique engendré par la réaction de fusion, elle sera donc préférentiellement réalisée en matériaux réfractaires tels aciers spéciaux, céramiques, carbones.... Le volume intérieur (20) des chambres est rempli de gaz sous pression : Deutérium, Tritium et autres gaz favorisant la réaction de fusion. Les faisceaux (2) de particules émis par le synchrotron, ou tout autre dispositif analogue, après avoir été déviés par les aimants (7) pénètrent dans les chambres en (21) et (22), chacun des deux faisceaux, tournant en sens inverse, est conformé en "paquets " synchronisés pour ne collisionner que dans la zone centrale (23), des " bouchons " (24) permettent d'isoler les gaz remplissant les chambres des tubes (3), afin que le vide puisse être entretenu dans ces derniers. Le deuxième circuit pouvant être emprunté par les faisceaux en particulier pour la maintenance ou l'ajout de chambres (9) débouche en (25 ) dans les chambres.
En référence aux dessins des figures 4,5 et 6 et concernant un autre moyen d'approvisionnement en gaz combustibles, des buses d'injection (43) de gaz sont représentées flg. 4 avec ses coupes Fig. 5 et ô.Les gaz combustibles sont injectés en (34) soit dans un espace annulaire (35) soit dans des trous (36), dont les axes sont d'abord parallèles depuis le point d'injection jusqu' aux buses d'injection proprement dites (43) où ils deviennent convergents pour pénétrer en (37) dans l'espace interne (20) des chambres de réaction (8,9), le sommet du _câne_de .leur_conv-ergence_est sensiblement-au.jmΕeu^eJa-zone-acrLve-j(21).Des_gazJnertes. destinés_à_sendr__ d'écran concentrique aux jets de gaz combustibles (37) contre les interactions avec l'atmosphère (20) des chambres (8,9) sont injectés en (38) soit dans un espace annulaire (39) soit dans des trous (40) dont les axes sont d'abord parallèles depuis le point d'injection jusqu' aux buses d'injection proprement dites (43) où ils deviennent convergents pour pénétrer en (41) dans les chambres de réaction en (20). Des tubes (42) réalisés dans tin matériau résistant aux très hautes températures peuvent servir de protection aux systèmes d'injection et aux buses (43), situés dans les zones périphériques fermant les chambres de réaction (8,9) et ceci sur toute la longueur de la zone où la température reste inférieure au point de fusion. Dans le cas où on utilise simultanément les deux moyens de réaliser la fusion : remplissage de tout le volume (20) des chambres (8,9) avec des gaz combustibles mélangés éventuellement avec d'autres gaz et l'autre moyen avec injection directe de gaz par des buses (43), la principale différence entre les deux équipements est l'ajout des buses d'injection (43) et de ses accessoires (34,38,42) ainsi que des pompes d'alimentation en gaz nécessaires ( non représentées ). Différentes ouvertures sont pratiqués dans les enveloppes des chambres, telles (26) pour l'approvisionnement en gaz, (27) pour la régulation de pression, (28) pour l'évacuation des gaz brûles, (29) pour la vidange rapide des gaz, (30) sas d'accès, etc....
Des demi tubes (31) de protection temporaire des faisceaux synchrotrons (2) sont disposés en attente sur la fond des chambres (8,9). Une voie ferrée ou une route (32) , intérieure ou extérieure, peuvent desservir l'ensemble de l'installation.
La présente invention est destinée à la production industrielle et à grande échelle d'électricité et éventuellement d' hydrogène pour la propulsion des véhicules, avec valorisation de la chaleur résiduelle pour différentes utilisations dont en particulier le chauffage collectif urbain..
Dans une importante variante et en référence au dessin de la Figure 7 un tube (44) en matériau réfractaire, situé dans l'axe de la chambre et sur toute sa longueur sert de protection aux faisceaux synchrotron pendant le fonctionnement normal en régime continu, dans ce cas les bouchons (24) peuvent éventuellement être supprimés. Des fils conducteurs de l'électricité (45,49) comportant un isolant périphérique, disposés en grille ou préférentiellement en " rideaux " comme dessiné, sont tendus sur des cadres circulaires (46) faciles à déposer rapidement chaque fois que la détérioration de leur isolant le nécessitera, sont mis en place à l'intérieur des chambres (8) selon des plans parallèles entre eux et perpendiculaires au grand axe des chambres, ces fils sont parcourus par un courant électrique positif dans le but d'arracher les électrons des atomes des gaz combustibles remplissant sous pression les chambres (8), transformant ainsi ces gaz en plasma froid, et de les maintenir agglutinés autour des fils pendant le fonctionnement en continu de l'installation. Afin d'éviter le remplacement périodique des rideaux de fils dont l'isolant est détérioré, il est possible d'utiliser des fils de grande longueur enroulés sur des dévidoirs (47) et de leur faire traverser les parois de la chambre par l'intermédiaire de sas étanches (48), ces fils se prolongent, comme dessiné en pointillé en (49), sur une longueur aussi grande que de besoin de part et d'autre de la chambre et s'enroulent sur des enrouleurs (50 ), il suffît donc d'actionner ces enrouleurs (50) pour extraire soit en continu soit à intervalles réguliers les longueurs de fils dont l'isolant est détérioré pour les remplacer par du fil dont l'isolant est neuf. Dans le cas où, après expérimentation d'un prototype, il s'avérait impossible d'empêcher les électrons de suivre les fils (45) lors de leur déplacement et donc de quitter la chambre, un deuxième rideau de fils pourrait être mis j sii4>lace,JesJïls^exejieuxième rideau,_sirm^ premiers et très proches d'eux, formant en quelque sorte des paires, il suffirait de commuter le courant électrique d'un rideau sur l'autre juste avant d'extraire les fils détériorés du premier rideau afin de transférer les électrons qui y sont agglutinés sur le deuxième rideau, une fois l'opération terminée le courant serait re-basculé sur le premier rideau dont l'isolant serait neuf. Bien entendu les fils de chacun des rideaux pourront être déplacés indépendamment les uns des autres. Ce deuxième rideau n'est pas illustré sur la figure 7 qui est à trop grande échelle pour que les fils y soient discernables. Ces fils peuvent être avantageusement remplacés par des tubes creux ( 45 ), avec isolant sur leur paroi interne et remplis d'électrons, mais plus courts, leur longueur est variable et ils ne dépassent pas à l'extérieur des sas (48), ils ne sont parcourus par aucun courant électrique.
Pour éviter l'emballement des réactions il est possible d'utiliser des barres de contrôle au cadmium comme dans les centrales à fusion, ou des tubes remplis d'eau, pouvant être plus ou moins enfoncés dans la masse du combustible afin d' absorber l'excédent de neutrons. Des barres de contrôle au cadmium, non illustrées sur les dessins joints, similaire à celles utilisées dans les centrales à fission, peuvent servir à réguler les réactions afin d'éviter qu'elles ne puissent devenir explosives. H est également possible de réduire l'intensité du courant circulant dans les fils (45), ou même de l'interrompre totalement, ceci dans un nombre réglable à volonté de fils afin de libérer une petite quantité d'électrons freinant la réaction et la contrôlant ainsi très finement, il est également possible de supprimer le collisionnement des faisceaux synchrotrons en agissant sur les aimants de déviation (7) pendant le nombre de tours voulu jusqu'à ce que l'emballement ait pris fin, de réduire la pression dans les chambres (8) avec stockage dans le réservoir (12) des gaz en attente de réemploi, d'introduire des gaz neutres pour freiner la réaction, de prévoir une trappe à point de fusion inférieur à celle des parois des chambre de façon à ce qu'elle fonde instantanément pour permettre une vidange instantanée des gaz combustibles , etc etc...
La couche isolante électriquement facilitant les rebonds et les protons surnuméraires répulsifs de la dernière variante sont plaqués sur toute la surface de la paroi (19), dans cette variante les tubes à électrons (44,45 ), les sas (48), les enrouleurs (47,50) ne sont plus nécessaires, de même que les tuyères des figure 4.5.6. Les soupapes (27) permettent la régulation de la pression, les pompes assurant le transfert des gaz entre le réservoir central (12) et les chambres (8,9) ne sont pas représentées sur les dessins. ' '