FR2953060A1 - Procede pour generer des noyaux. - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un procédé pour générer des noyaux comportant au moins les étapes successives consistant à : a) mettre au moins : - un faisceau de neutrons et au moins un faisceau de noyaux dans un état de spin défini et/ou dans un état interférentiel ou - un faisceau de neutrons et au moins un faisceau de particules atomiques dans un état de spin défini, ou - un premier faisceau de noyaux et au moins un second faisceau de noyaux dans un état interférentiel, et b) faire entrer en collision lesdits faisceaux.

Description

La présente invention concerne notamment les procédés pour la fusion et/ou la fission nucléaire ainsi que les collisionneurs pour la génération de noyaux. iëre~ dan Le brevet US 4 390 494 décrit un procédé de fusion nucléaire comportant une étape de collision entre deux faisceaux d'ions ayant leurs spins alignés. Le document 11446 décrit un procédé pour contrôler les réactions de fusion. Le brevet US 7 232 985 décrit, quant à lui, un procédé de fusion contrôlée. Un premier objectif de la présente invention est de proposer de nouveaux procédés pour générer des noyaux par fusion ou fission nucléaire. IO Un second objectif de la présente invention est de proposer de nouveaux collisionneurs pour générer des noyaux. Selon un premier aspect, l'invention concerne un procédé pour générer des noyaux, par exemple un faisceau de noyaux, comportant au moins les étapes successives consistant à : 15 a) mettre au moins : - un faisceau de neutrons et au moins un faisceau de noyaux dans un état de spin défini et/ou dans un état interférentiel, ou - un faisceau de neutrons et au moins un faisceau de particules atomiques dans un état de spin défini, ou 20 - un premier faisceau de noyaux et au moins un second faisceau de noyaux dans un état interférentiel., et b) faire entrer en collision lesdits faisceaux. Par « faisceau », il faut comprendre un ensemble de particules, animées d'une vitesse, produit par une source dans une ou plusieurs directions spatiales donnée(s). 25 Par « mettre un faisceau dans un état de spin défini », il faut comprendre que les moyens mis en oeuvre pour la mise dans un état de spin défini permettent à, par exemple, au moins 50%, par exemple au moins 75%, par exemple sensiblement la totalité des particules constituant ledit faisceau d'avoir un état de spin déterminé. Par «particule atomique », il faut comprendre un. ion ou un atome. 30 Par « mettre un faisceau de particules atomiques dans un état de spin défini », il faut comprendre que les noyaux desdites particules atomiques sont mis dans un état de spin défini. Autrement dit, sauf mention contraire, les caractéristiques relatives au spin d'une particule atomique sont relatives au spin du noyau de ladite particule atomique. Les spins des neutrons et des noyaux peuvent, lors de l'étape de collision, être alignés dans le même sens.

Dans un autre exemple de réalisation, les spins des neutrons et des particules atomiques peuvent, lors de l'étape de collision, être alignés dans le même sens. Les spins des neutrons, respectivement des noyaux, et les vecteurs vitesses des neutrons, respectivement des noyaux, peuvent être colinéaires lors de l'étape de collision. Les spins des neutrons, respectivement des particules atomiques, et les vecteurs vitesses des neutrons, respectivement des particules atomiques, peuvent être colinéaires lors de l'étape de collision. Par « spin et vecteur vitesse colinéaires », il faut comprendre que le spin et le vecteur vitesse de ladite particule peuvent être de même sens ou de sens opposé. En. particulier, les spins des neutrons, respectivement des noyaux, et les vecteurs vitesses des neutrons, respectivement des noyaux, peuvent être colinéaires et avoir le même sens lors de l'étape de collision. Dans un autre exemple de réalisation, les spins des neutrons, respectivement des particules atomiques, et les vecteurs vitesses des neutrons, respectivement des particules atomiques, peuvent être colinéaires et avoir le même sens lors de l'étape de collision. Les - faisceaux de neutrons et de noyaux, ou les faisceaux de neutrons et de particules atomiques, ou les premier et second faisceaux de noyaux, peuvent, lors de l'étape de collision, avoir un sens de déplacement sensiblement opposé. Autrement dit, les vecteurs vitesses : - des neutrons et des noyaux, ou des neutrons et des particules atomiques, ou des noyaux des premier et second faisceaux de noyaux, amenés à entrer en collision, peuvent former, lors de l'étape b), un angle orienté compris entre 170 et 190°.

Selon un autre de ses aspects, l'invention concerne un procédé de production d'énergie comportant au moins les étapes successives consistant à : a) mettre au moins : un faisceau de neutrons et au moins un faisceau de noyaux dans un état de spin défini et/ou dans un. état interférentiel, ou un faisceau de neutrons et au moins un faisceau de particules atomiques dans un état de spin défini, ou un premier faisceau de noyaux et au moins un second faisceau de noyaux dans un état interférentiel, et b) faire entrer en collision lesdits faisceaux, et e) récupérer l'énergie produite par la collision ayant lieu à l'étape b). Selon un autre de ses aspects, l'invention concerne un procédé pour générer des particules comportant au moins les étapes consistant à : - mettre dans un état de spin défini et/ou dans un état interférentiel au moins un premier et un second faisceaux de neutrons, et faire entrer en collision lesdits premier et second faisceaux de neutrons. Selon un autre de ses aspects, l'invention concerne un collisionneur pour générer des noyaux, par exemple pour la mise en oeuvre de procédés tel que décrits plus haut, comportant : une enceinte, une source : e de noyaux configurée pour générer au moins un faisceau de noyaux, ou W de particules atomiques configurée pour générer au moins un faisceau de particules atomiques, une source de neutrons configurée pour générer au moins un faisceau de neutrons, et un moyen permettant de générer un ou plusieurs champ(s) magnétique(s) configuré(s) pour mettre les spins des noyaux et des neutrons ou les spins des particules atomiques et des neutrons dans un état défini avant la collision, et/ou 25 30 e un moyen permettant d'obtenir des interférences de particules configuré pour mettre lesdits au moins un faisceau de noyaux et de neutrons dans un état interférentiel avant la collision. Par « collisionneur », il faut comprendre un dispositif permettant l'obtention d'au moins une collision entre deux faisceaux de particules. Selon un autre de ses aspects, l'invention concerne un collisionneur pour générer des noyaux, par exemple pour la mise en oeuvre de procédés tels que décrits plus haut, comportant : une enceinte, une première source de noyaux configurée pour générer au moins un premier faisceau. de noyaux, une seconde source de noyaux configurée pour générer au moins un second faisceau de noyaux, et - un moyen permettant d'obtenir des interférences de particules configuré pour mettre lesdits premier et second faisceaux de noyaux dans un état interférentiel avant la collision. Selon un autre de ses aspects, l'invention concerne un collisionneur pour générer des particules, par exemple pour la mise particules décrit ci-dessus, comportant : une enceinte, une première source de neutrons premier faisceau de neutrons, - une seconde source de neutrons configurée pour générer au moins un second faisceau de neutrons, et • un moyen permettant de générer un ou plusieurs champ(s) magnétique(s) configuré(s) pour mettre dans un état de spin défini lesdits premier et second faisceaux de neutrons, et/ou • un moyen permettant d'obtenir des interférences de particules configuré pour mettre. lesdits premier et second faisceaux de neutrons dans un état 30 interférentiel. 25 en oeuvre du procédé de génération de configurée pour générer au moins un Selon encore un autre de ses aspects, l'invention concerne une installation médicale, par exemple pour la destruction des cellules cancéreuses humaines ou animales, comportant au moins : un moyen de positionnement d'un patient à traiter, - un collisionneur, par exemple tel que défini plus haut, comportant au moins e une source : e de noyaux configurée pour générer au moins un faisceau de noyaux, ou G de particules atomiques configurée pour générer au moins un faisceau de particules atomiques, e une source de neutrons configurée pour générer au moins un faisceau de neutrons, et • un. moyen permettant de générer un ou plusieurs champs) magnétique(s) configuré(s) pour mettre les spins des noyaux et des neutrons ou les spins des particules atomiques et des neutrons dans un état défini avant la collision, et/ou • un moyen permettant d'obtenir des interférences de particules configuré pour mettre lesdits au moins un faisceau de noyaux et de neutrons dans un état interférentiel avant la collision. Selon encore un autre de ses aspects, l'invention concerne une installation médicale, par exemple pour la destruction des cellules cancéreuses humaines ou animales, comportant au moins : un moyen de positionnement d'un patient à traiter, - un collisionneur, par exemple tel que défini plus haut, comportant au moins : ® une première source de noyaux configurée pour générer au moins un premier faisceau de noyaux, 30 e une seconde source de noyaux configurée pour générer au moins un second faisceau de noyaux, et 1.0 15 20 25 un moyen permettant . d'obtenir des interférences de particules configuré pour mettre lesdits premier et second faisceaux de noyaux dans un état interférentiel avant la collision. Les noyaux générés selon l'invention peuvent ainsi par exemple être utilisés pour l'hadronthérapie. Le moyen permettant de générer un ou plusieurs champ(s) magnétique(s) mis en oeuvre dans les collisionneurs selon l'invention peut être choisi parmi les bobines supraconductrices, les bobines résistives ou les bobines « hybrides » comportant une bobine résistive et une bobine supraconductrice. Il est aussi possible d'utiliser des circuits résonants, par exemple de type RLC, comportant au moins une bobine de résonance. Le moyen permettant d'obtenir des interférences de particules mis en oeuvre dans les collisionneurs selon l'invention peut comporter des dispositifs interférométriques, par exemple tels que détaillés par la suite, comportant, par exemple, un ou plusieurs réseaux de diffraction. Il est aussi par exemple possible d'utiliser un ou plusieurs champ(s) magnétique(s) afin d'obtenir des particules mises dans un état interférentiel. Selon encore un autre de ses aspects, l'invention concerne l'utilisation des noyaux générés par les procédés et/ou collisionneurs tels que décrits ci-dessus pour la physique expérimentale, la production de radio-isotopes, la propulsion et la transmutation. Les valeurs pour un paramètre, par exemple relatif aux faisceaux de noyaux, de particules atomiques et de neutrons, pourront être choisies en fonction des valeurs des autres paramètres. s à d~ no aux Nature des sources de noyaux Le procédé selon l'invention peut comporter, avant l'étape a), une étape de génération du faisceau de noyaux. Le procédé de génération de neutrons selon l'invention peut comporter, avant l'étape a), une étape de génération du faisceau de noyaux. Comme source de noyaux utilisable dans le cadre de la présente invention, on peut citer la source enseignée dans la publication « Ion Gun. Injection In Support Of Fusion 30 Ship II Research And Development » de MILEY et al.

Les sources de noyaux peuvent comporter en leur sein tout type d'accélérateurs de noyaux utilisables comme les accélérateurs rectilignes ou linéaires, les accélérateurs circulaires comme les cyclotrons ou synchrotrons. Caractéristiques du faisceau de noyaux, Le faisceau de noyaux, peut avoir, au moment de sa génération, un diamètre compris entre l0-8 et 10-1 m, par exemple entre 10-6 et 10 m, par exemple entre 5.10- et 5.10 3 rn Par « diamètre d'un faisceau », il faut comprendre la plus grande dimension dudit faisceau en section transversale.

Le faisceau de noyaux peut avoir un flux de noyaux compris entre 101. et 1023 noyaux/s. Au moins 50 %, par exemple au moins 75 %, par exemple sensiblement la totalité des noyaux constituant le faisceau de noyaux peuvent avoir une énergie comprise entre 1 et 107 eV, par exemple entre 1 et 106 eV, par exemple entre 1 et 104 eV.

Le faisceau de noyaux peut être émis de manière continue. En variante, le faisceau de noyaux peut être pulsé. Par « faisceau pulsé », il faut comprendre que le faisceau est émis sous la forme d'impulsions de durée par exemple inférieure ou égale à 10-3s, par exemple à 1 p.s, par exemple à 1 ns, par exemple inférieure ou égale à 10"1 so Les impulsions peuvent par exemple avoir une durée comprise entre 10-12 et 10-6 s. Un faisceau pulsé peut notamment permettre de limiter les interactions perturbatrices entre les particules constituant les faisceaux et les particules générées lors de l'étape de collision.

Lorsque le faisceau de noyaux est pulsé, la durée séparant deux impulsions successives peut par exemple être inférieure ou égale à 1 ms, par exemple à 1 las, par exemple à 1 ns. Lorsque le faisceau de noyaux est pulsé, le nombre de noyaux émis par impulsion peut par exemple être compris entre 1012 et 1017 noyaux / impulsion.

Selon un autre exemple de réalisation, les procédés selon l'invention peuvent comporter, avant l'étape a), une étape de génération des premier et second faisceaux de noyaux.

Il est entendu que les caractéristiques et sources décrites ci-dessus peuvent par exemple être applicables audits premier et second faisceaux de noyaux. Selon encore un autre exemple de réalisation, les procédés selon l'invention peuvent comporter, avant l'étape a), une étape de génération du faisceau de particules atomiques. Les caractéristiques, décrites plus haut, relatives au faisceau de noyaux peuvent être applicables au faisceau de particules atomiques. En outre, les particules atomiques peuvent par exemple être produites par toutes les techniques d'ionisation et de création de faisceaux d'atomes connues par i, 0 l'homme du métier. Faisceau de neutrons Nature des sources de neutrons Le procédé de génération de noyaux selon l'invention peut comporter, avant l'étape a), une étape de génération du faisceau de neutrons. 15 On peut utiliser, dans le cadre de la présente invention, les neutrons obtenus, par exemple lors de réactions de fission, au sein de réacteurs de centrales nucléaires. On peut encore utiliser les neutrons obtenus par collision d'au moins un faisceau d'électrons et d'au moins un faisceau de noyaux choisis parmi les protons, les deuterons et les tritons ayant, lors de la collision, leurs spins mis dans un état défini par 20 exemple alignés dans le même sens. Les spins des électrons respectivement des noyaux et les vecteurs vitesses des électrons respectivement des noyaux peuvent en outre, dans de telles sources, être colinéaires, et par exemple de même sens, lors de la collision. Il est aussi possible d'utiliser des sources de neutrons telle que décrites dans la publication « Giant Dipole Resonance Neutron Yields Produced By Electrons As A 25 Fonction Of Target Material And Thickness » de Mao et al., Stanford Linear Accelerator Center, Stanford University. Caractéristiques des faisceaux de neutrons Le faisceau de neutrons, peut avoir, au moment de sa génération, un diamètre compris entre 10-$ et 10-1 m, par exemple entre 10.6 et 10-1 m, par exemple entre 5.104 et 30 5.10-3 m. Par « diamètre d'un faisceau », il faut comprendre la plus grande dimension dudit faisceau en section transversale.

Le faisceau de neutrons peut avoir un flux de neutrons compris entre 1014 et 1023 neutrons/s. Au moins 50 %, par exemple au moins 75 %, par exemple sensiblement la totalité des neutrons constituant le faisceau, de neutrons peuvent avoir une énergie comprise entre 1 et 107 eV, par exemple entre I et 106 eV, par exemple entre 1 et 104 eV. Le faisceau de neutrons peut être émis de manière continue. En variante, le faisceau de neutrons peut être pulsé. Par « faisceau pulsé », il faut comprendre que le faisceau est émis sous la forme d'impulsions de durée par exemple inférieure ou égale à 10"3s, par exemple à 1 p.s, par exemple à 1 ns, par exemple inférieure ou égale à 1.0-' sa Les impulsions peuvent par exemple avoir une durée comprise entre Io' et 10-6 s. Un faisceau pulsé peut notamment permettre de limiter les interactions perturbatrices entre les particules constituant les faisceaux et les particules générées lors de l'étape de collision. Lorsque le faisceau de neutrons est pulsé, la durée séparant deux impulsions successives peut par exemple être inférieure ou égale à 1 ms, par exemple à 1 tas, par exemple à 1 ns. Lorsque le faisceau de neutrons est pulsé, le nombre de neutrons émis par impulsion peut par exemple être compris entre 1012 et 1017 neutrons / impulsion. Par ailleurs, le faisceau de noyaux généré par le procédé selon l'invention peut être émis de manière continue. En variante, lorsque le faisceau de noyaux généré est émis sous la forme d'impulsions, le procédé selon l'invention peut comporter une étape de réglage de la durée d'impulsion dudit faisceau. L'étape de réglage de la durée d'impulsion du faisceau de noyaux peut comporter une étape de réglage de la durée d'impulsion du faisceau de neutrons et/ou une étape de réglage de la durée d'impulsion du faisceau de noyaux destinés à être mis en collision.

Le faisceau de noyaux généré peut être émis sous la forme d'impulsions de durée par exemple inférieure ou égale à IOE3s, par exemple à I is, par exemple à 1 ns, par exemple inférieure ou égale à I0-1 s.

Le procédé selon l'invention peut comporter une étape de réglage du flux de noyaux générés L'étape de réglage du flux de noyaux générés peut comporter une étape de réglage du flux de neutrons du faisceau de neutrons et/ou une étape de réglage du flux de noyaux du faisceau de noyaux destinés à être mis en collision. Le faisceau de noyaux généré peut avoir un flux de noyaux par exemple compris entre 1014 et Io' noyaux/s. Il est donc possible, dans le cadre de la présente invention, de disposer de faisceaux de noyaux dont on peut faire varier le flux et/ou la durée des impulsions. 1.0 Bien entendu, les caractéristiques des faisceaux de noyaux générés et les étapes de réglage décrites ci-dessus s'appliquent mutatis mutandis aux exemples de réalisation où les noyaux sont générés par collision entre un faisceau de neutrons et de particules atomiques ou entre un premier et un second faisceau de noyaux. Etats interférentiels 15 Les procédés selon l'invention peuvent comporter, avant l'étape de collision, une étape de mise dans un état interférentiel des faisceaux de noyaux et de neutrons. Par « faisceau mis dans un état interférentiel », il faut comprendre que les particules, qui de par leur nature quantique sont associées à des ondes, constituant le faisceau interfèrent entre elles formant ainsi, au sein même du faisceau, au moins une zone 20 d'interférences constructives et au moins une zone d'interférences destructives. Pour chacun des faisceaux de noyaux et de neutrons mis dans un état interférentiel, la largeur des zones d'interférences constructives et destructives peut être inférieure ou égale à 10' m, par exemple à 1013 m, par exemple à I0-ta m, par exemple à 10'15m 25 Les zones d'interférences constructives des faisceaux de noyaux et de neutrons, mis dans un état interférentiel, peuvent se recouvrir au moins partiellement, par exemple sensiblement en totalité, lors de l'étape de collision. Plus particulièrement, au moins 50 %, par exemple au moins 75 %, par exemple sensiblement la totalité des volumes des zones d'interférences constructives 30 respectives des faisceaux de noyaux et de neutrons, mis dans un état interférentiel, peuvent se recouvrir lors de l'étape de collision.

La théorie relative à la dualité onde / corpuscule des particules mises en jeu prévoit que les particules constituant le faisceau. mis dans un état interférentiel, peuvent avoir une probabilité de détection supérieure dans les zones d'interférences constructives que dans les zones d'interférences destructives.

Le recouvrement des zones d'interférences constructives respectives des faisceaux, mis chacun au préalable dans un état interférentiel, peut entraîner un recouvrement des zones de probabilité maximale de détection des particules et peut donc permettre d'augmenter les probabilités de collision des particules constituant les deux faisceaux.

Par ailleurs, lorsque l'on cherche à générer des particules par collision entre au moins deux faisceaux de neutrons, lesdits faisceaux de neutrons mis, avant la collision, dans un état interférentiel peuvent par exemple présenter les caractéristiques décrites ci-dessus pour les faisceaux de noyaux et de neutrons. Procédé d'obtention de faisceaux mis dans un état interférentiel 1 5 L'étape de mise dans un état interférentiel des faisceaux de noyaux et de neutrons peut au moins comporter : - une étape de traversée, par le faisceau de noyaux, d'un premier dispositif interférométrique apte à mettre ledit faisceau de noyaux dans un état interférentiel, et - une étape de traversée, par le faisceau de neutrons, d'un second dispositif 20 interférométrique apte à mettre ledit faisceau de neutrons dans un état interférentiel. Les premier et second dispositifs interférométriques peuvent être identiques ou différents. Le faisceau de noyaux et/ou de neutrons peut subir, lors de l'étape de traversée de son dispositif interférométrique, au moins une, par exemple au moins deux, par exemple 25 au moins trois diffractions successives. Le(s) premier et/ou second dispositif(s) interferomètrique(s) peuvent comporter un ensemble d'au moins quatre, par exemple au moins cinq, par exemple au moins six réseaux de diffraction. Les réseaux de diffraction peuvent être des réseaux en transmission. 30 Les réseaux de diffraction peuvent comporter des monocristaux de silicium.

Des dispositifs interferomètriques utilisables dans le cadre de la présente invention sont par exemple décrits dans «Neutron. Interferometry », H. Ranch, ISBN : 78-3-540-70622-9. L'étape de mise dans un état interférentiel des faisceaux de noyaux et de 5 neutrons peut, en outre, comporter une étape de traversée d'au moins un monochromateur par l'un au moins desdits faisceaux. L'étape de traversée dudit au moins un monochromateur peut avoir lieu avant l'étape de traversée du dispositif interferomètrique. En variante, lors de l'étape de mise dans un état interférentiel des faisceaux de 10 noyaux et de neutrons, chacun desdits faisceaux peut ne pas traverser de monochromateur. Ainsi, lors de l'étape de mise dans un état interférentiel des faisceaux de noyaux et de neutrons, il est possible que lesdits faisceaux soient polychromatiques. L'étape de mise dans un état interférentiel des faisceaux de noyaux et de neutrons peut, en outre, comporter une étape de traversée d'au moins un collimateur par 15 l'un au moins par exemple chacun desdits faisceaux. Les collimateurs de noyaux utilisables dans le cadre de la présente invention peuvent par exemple comporter, par exemple consister en, du cuivre ou du graphite. Pour les neutrons, il est par exemple possible d'utiliser en tant que collimateurs des empilements de films de polyéthylène ou de films de Si monocristallin recouverts 20 de' °B ou de Gd. L'étape de traversée d'un collimateur peut avoir lieu après l'étape de traversée du dispositif interferomètrique et peut permettre d'obtenir un seul faisceau à partir d'une pluralité de faisceaux incidents. En variante, lors de l'étape de mise dans un état interférentiel des faisceaux de 25 noyaux et de neutrons, chacun desdits faisceaux peut ne pas traverser de collimateur. Il est, par exemple, possible d'utiliser des dispositifs interférométriques à symétrie sphérique où les faisceaux émergents peuvent converger vers un même point. Dans un autre exemple de réalisation, les procédés selon l'invention peuvent comporter, avant l'étape de collision, une étape de mise dans un état interférentiel des 30 premier et second faisceaux de noyaux. Ces premier et second faisceaux de noyaux mis dans un état interférentiel peuvent par exemple présenter les caractéristiques décrites ci-dessus pour les faisceaux de noyaux et de neutrons mis dans un état interférentiel.

II est entendu, en outre, que ces premier et second faisceaux de noyaux peuvent subir les étapes, décrites ci-dessus pour les faisceaux de noyaux, de traversée de dispositif(s) interférométrique(s) et éventuellement de traversée de monochromateur(s) et de collimateur(s).

Lorsque l'on cherche à générer des particules par collision entre au moins deux faisceaux de neutrons, lesdits faisceaux peuvent par exemple subir les étapes, décrites ci-dessus, de traversée de dispositif(s) interférométrique(s) et éventuellement de traversée de monochromateur(s). Les états interférentiels obtenus peuvent être maintenus par exemple par confinement optique en utilisant un ou plusieurs laser(s), Chan7~s ranéti{ es Champs magnétiques utilisés pour la mise dans un état de spin défini des faisceaux L'étape de mise dans un état de spin défini des faisceaux de noyaux et de neutrons ou des faisceaux de particules atomiques et de neutrons peut comporter au moins une étape d'application d'au moins : - un premier champ magnétique, configuré pour mettre les spins des noyaux ou des particules atomiques dans un état défini, ayant une composante statique d'intensité comprise entre 0,5 et 45 T et/ou un gradient non nul sur l'axe de la collision, et - un second champ magnétique, configuré pour mettre les spins des neutrons dans un état défini, ayant une composante statique d'intensité comprise entre 0,5 et 45 T et/ou un gradient non nul sur l'axe de la collision. Les premier et second champs magnétiques peuvent être identiques ou distincts.

Les premier et second champs magnétiques peuvent être générés par la même source ou par des sources distinctes. Au moins l'un, par exemple chacun, des premier et second champs magnétiques peuvent être statiques. En variante, au moins l'un, par exemple chacun, des premier et second champs 30 magnétiques peuvent comporter une composante statique et une composante variable non nulle.

Dans la suite, pour un champ magnétique donné B(x,y,z,t), on définit sa

composante statique Bstat (x,y,z) et sa composante variable B (x,y,z,t) comme vérifiant B(x,y,z,t) = Bstat (x,y,z) -~- B (x,y,z,t) ou Bstat (x,y,z) est une grandeur indépendante du temps et B (x,y,z,t) est une grandeur ne comportant aucun tenue invariant en fonction du temps. En d'autres termes, le spectre fréquentiel de B (x,y,z,t) ne comporte pas de pic centré sur la fréquence nulle. Composantes statiques Les caractéristiques relatives aux composantes statiques décrites ci-dessous sont aussi valables pour les champs magnétiques statiques ayant une composante variable nulle. La composante statique du premier, respectivement second, champ magnétique peut permettre de mettre dans un état de spin défini le faisceau de noyaux, respectivement de neutrons. La composante statique du premier champ magnétique peut par exemple avoir une intensité comprise entre 1 T et 20 T. La composante statique du second champ magnétique peut par exemple avoir une intensité comprise entre 1 T et 20 T. Des composantes statiques convenant à l'invention peuvent être générées par des bobines supraconductrices, des bobines résistives ou des bobines «hybrides » comportant une bobine résistive et une bobine supraconductrice. Les premier et second champs magnétiques peuvent avoir des composantes variables différentes. Les composantes variables des premier et/ou second champ(s) magnétique(s) peuvent par exemple être appliquées sous la forme d'au moins un faisceau de photons. L'application d'une composante variable peut permettre, pour les particules mises en jeu, d'augmenter la proportion de spins orientés dans le sens de la composante statique afin d'augmenter la probabilité de génération de noyaux lors de la collision. En effet, la théorie quantique prévoit que l'application d°au moins une composante variable ayant par exemple un spectre fréquentiel comportant au moins un pic centré sur une fréquence égale à la fréquence de résonance des spins peut par exemple permettre d'induire des transitions entre différents niveaux énergétiques. Cette fréquence de résonance correspond à la fréquence de précession des spins autour de la composante statique, dite précession de Larmor. Il devient alors possible pour des spins par exemple orientés, avant application de la composante variable, dans le sens inverse du sens d'application de la composante statique d'absorber au moins une partie de l'énergie de la composante variable appliquée et de transiter vers un état orienté où lesdits spins sont alignés dans le même sens que la composante statique. Or . peut par exemple appliquer la composante variable en même temps que la composante statique. Les lignes de champs de la composante variable peuvent être, au niveau des faisceaux de particules, non colinéaires aux lignes de champs de la composante statique. Elles peuvent, par exemple, former avec celles-ci un angle supérieur à 10°, par exemple supérieur à 45°. En particulier, les lignes de champ de la composante variable peuvent former un angle compris entre 85 et 950 avec les lignes de champ de la composante statique. La composante variable du premier champ magnétique peut être appliquée de manière continue. En variante, la composante variable du premier champ magnétique peut être appliquée sous la forme d'impulsions dont l'homme du métier saura déterminer la durée. A. titre indicatif, la durée des impulsions peut par exemple être comprise entre 0,1 et 100 us, par exemple entre I et 50 µs. La composante variable du second champ magnétique peut être appliquée de manière continue.

En variante, la composante variable du second champ magnétique peut être appliquée sous la forme d'impulsions dont l'homme du métier saura déterminer la durée. A titre indicatif, la durée des impulsions peut par exemple être comprise entre 0,1 et 100 us. La composante variable des premier et/ou second champs) magnétique(s) peut présenter un spectre fréquentiel comportant au moins un pic centré sur une fréquence par exemple comprise entre 20 et 600 MHz, par exemple entre 50 et 500 MHz, par exemple entre 100 et 200MHz.

Gradients sur l'axe de la collision Comme mentionné plus haut, le premier et/cru second champ(s) magnétique(s) peu(ven)t avoir un gradient non nul sur l'axe de la collision. La théorie quantique prévoit que l'application d'un champ magnétique ayant un gradient non nul peut permettre de mettre dans un état défini les spins ainsi que de les aligner colinéairement avec le champ. La direction du gradient peut former un angle non nul, par exemple supérieur à 45°, par exemple sensiblement égal à 900, avec J'axe de la collision. Lorsque la direction du gradient forme un angle non nul avec l'axe de la collision, il est par exemple possible de séparer les particules selon leur état de spin. On peut alors obtenir à partir d'un même faisceau dé particules une pluralité de faisceaux ayant chacun en leur sein des particules mises dans un état de spin défini. En variante, la direction du gradient peut former un angle sensiblement nul avec l'axe de la collision. Dans ce dernier cas, il est possible que le(s) premier etlou second champ(s) magnétique(s) comporte(nt) chacun, en outre, une composante statique et une composante variable non nulle. Lesdites composantes statiques et variables peuvent être telles que décrites ci-dessus. Par ailleurs, les premier et/ou second champs) magnétique(s) peu(ven)t présenter, sur l'axe de la collision, un gradient d'intensité non nulle et par exemple inférieure à 20 Tlm. Les premier et/ou second champ(s) magnétique(s), ayant un gradient non nul sur l'axe de la collision, peu(ven)t être appliqué(s) de manière continue. En variante, les premier et/ou second champ(s) magnétique(s), ayant un gradient non nul sur l'axe de la collision, peu(ven)t être appliqué(s) sous la forme d'impulsions. Des gradients de champ magnétique convenant à l'invention peuvent par exemple être produits par deux entrefers similaires à ceux mis en oeuvre dans l'expérience de Stem et Gerlach ou par une pluralité de bobinages ayant des nombres de boucles différents et/ou des diamètres différents.30 Champs magnétiques et électriques utilisés pour la déviation des noyaux ou des particules atomiques Le procédé selon l'invention peut comporter une étape de déviation des noyaux ou des particules atomiques n'ayant pas subi de collision avec les neutrons.

Cette étape de déviation des noyaux ou des particules atomiques peut comporter une étape d'application d'au moins un champ magnétique et/ou d'au moins un champ électrique de déviation. Par exemple lorsque les sources de noyaux ou de particules atomiques et de neutrons sont positionnées en regard, la source de neutrons peut être endommagée par les noyaux ou les particules atomiques n'ayant pas subi de collision. Ainsi, la déviation de ces noyaux ou de ces particules atomiques, par exemple par l'intermédiaire d'un champ magnétique et/ou électrique, peut permettre de limiter, par exemple supprimer, cet endommagement. Le champ magnétique de déviation peut être statique ou non.

Le champ électrique de déviation peut être statique ou non. Le champ magnétique de déviation peut par exemple avoir une intensité comprise entre 0,1 et 5 T, par exemple entre 0,5 et 3 T. Le champ magnétique de déviation peut être homogène ou inhomogène. Le champ électrique de déviation peut être homogène ou inhomogène.

Par ailleurs, lorsque l'on cherche à faire entrer en collision un premier faisceau de noyaux et un second faisceau de noyaux mis dans un état interférentiel, le champ magnétique et/ou électrique de déviation peut permettre de dévier les noyaux n'ayant pas subi de collision. Enceinte Vide et température Le procédé selon l'invention peut avoir lieu dans une enceinte ayant une pression par exemple inférieure ou égale à 1 Pa, par exemple à 10.5 Pa. Une enceinte ayant une pression faible permet de limiter la densité de particules et peut donc permettre de limiter les sources de perturbation potentielles des 30 faisceaux destinés à entrer en collision.

De telles pressions peuvent, par exemple, être obtenues par l'utilisation de pompes à vide ioniques ou par tout autre moyen considéré par l'homme du métier comme pouvant convenir à l'invention. Le procédé selon l'invention peut avoir lieu dans une enceinte ne comportant sensiblement pas de matière autre que les faisceaux destinés à entrer en collision. Paroi de l'enceinte On pourra choisir l'épaisseur et la nature du matériau constituant la paroi de l'enceinte de manière à contenir les rayonnements et particules produites après l'étape de collision ainsi que les faisceaux de particules destinés à être mis en collision.

La nature de la paroi de l'enceinte pourra, en outre, être choisie de manière à bénéficier d'une isolation thermique permettant par exemple d'obtenir la mise dans un état interférentiel des faisceaux de particules destinés à entrer en collision. Production et récupération d'énergie L'étape de collision peut générer un dégagement d'énergie, par exemple sous forme de chaleur. La chaleur produite, lors de l'étape de collision, peut par exemple être récupérée par un échangeur de chaleur dans lequel circule un ou plusieurs fluide(s) caloporteur(s). On pourra utiliser comme fluide caloporteur tout fluide connu par l'homme du 20 métier comme pouvant convenir à l'invention. Il est aussi possible d'utiliser tout type de matériau devenant fluide à des températures élevées comme par exemple le sodium. Description des figures L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée 25 qui va suivre, d'exemples non limitatifs de mise en oeuvre de celle-ci, et à l'examen du dessin annexé, sur lequel : - la figure 1 illustre schématiquement une pluralité de spins soumis à l'action d'un champ magnétique apte à les mettre dans un état de spin défini, la figure 2 représente schématiquement un exemple d'installation de 30 génération de noyaux selon l'invention, - la figure 3 représente schématiquement un détail de la figure 2, la figure 3a représente schématiquement une variante de la figure 3, la figure 4 représente schématiquement un autre exemple de réalisation d'une installation de génération de noyaux selon l'invention, la figure 5 illustre schématiquement la collision des faisceaux de noyaux et de neutrons mis en oeuvre dans la figure 4, la figure 6 représente schématiquement un exemple de réalisation d'un dispositif interféromètrique pour l'obtention d'un faisceau mis dans un état interférentiel, et la figure 7 représente schématiquement un exemple de réalisation d'une installation médicale selon l'invention.

Dans toute la suite, les vecteurs sont représentés en caractères gras. A la figure 1 est illustré schématiquement une pluralité de noyaux 1, destinés à entrer en collision avec une pluralité de neutrons ou de noyaux, ayant chacun un spin SN soumis à l°action d°un champ magnétique Bo apte à les mettre dans un état de spin défini. Le champ Bo comporte une composante statique et une composante variable et/ou un gradient non nul sur l'axe de la collision. Les spins des noyaux 1 sont, sous l'action du champ Bo, alignés avec Bo. En outre, les spins peuvent, comme représenté, être de même sens avec Bo. Bien entendu, bien que non illustré, les spins d'une pluralité de neutrons soumis à l'action d'un champ magnétique apte à les mettre dans un état de spin défini seront aussi alignés avec ledit champ magnétique. Ces spins pourront, en outre, être de même sens avec ledit champ magnétique. A la figure 2 est représenté un faisceau de noyaux I généré par une source de noyaux et un faisceau de neutrons 2 généré par une source de neutrons. Ce qui va être décrit ci-dessous relativement aux noyaux 1, mis dans un état de spin défini, peut être applicable aux particules atomiques. Les faisceaux de neutrons 2 et de noyaux 1 générés sont chacun amenés à traverser un diaphragme 100 disposé après la sortie de leur source respective. Un premier champ magnétique Bo comportant une composante statique et une composante variable et/ou un gradient non nul sur l'axe de la collision, configuré pour la mise dans un état de spin défini du faisceau de noyaux 1, est appliqué. Le faisceau de neutrons 2 subit un second champ magnétique BI, configuré pour la mise dans un état de spin défini du faisceau de neutrons 2, lequel comporte une composante statique et une composante variable et/ou, un gradient non nul sur l'axe de la collision. Les premier et second champs magnétiques sont générés par une ou plusieurs bobine(s) 80.

La collision entre le faisceau de noyaux 1 et le faisceau de neutrons 2 a lieu dans une enceinte 30 comportant une paroi 10 et provoque la génération de noyaux 1 ainsi qu'un dégagement de chaleur. La chaleur produite lors de la collision est récupérée par un échangeur de chaleur 60 dans lequel circule un fluide caloporteur 70.

Les particules n'ayant pas subi de collision et/ou produites lors de la collision sont évacuées par la pompe à vide. A la figure 3 sont illustrés les états de spin de noyaux 1 et de neutrons 2 juste avant leur collision. Comme illustré, les spins des neutrons Sä et les spins des noyaux SN peuvent, lors de l'étape de collision, être alignés dans le même sens. En outre, les spins des noyaux 1 respectivement des neutrons 2 peuvent être colinéaires aux vecteurs vitesses des noyaux 1 respectivement des neutrons 2 lors de l'étape de collision. A la figure 3a est représentée une variante de réalisation de la figure 3 où le second champ magnétique est identique au premier champ magnétique Bo et est un champ statique. On peut constater que les spins sont mis dans un état défini mais ne sont pas tous 20. alignés dans le sens du champ. A la figure 4, les faisceaux de noyaux 1 et de neutrons 2 sont, avant la collision, mis dans un état interférentiel. Ce qui va être décrit ci-dessous pour les faisceaux de neutrons 2, mis dans un état interférentiel, peut être applicable à un second faisceau de noyaux 1. 25 A la figure 5 est illustrée schématiquement la collision des faisceaux de noyaux 1 et de neutrons 2 mis chacun dans un état interférentiel. Les zones d'interférence constructives 40 au sein du faisceau de noyaux 1 sont illustrées comme recouvrant sensiblement la totalité des zones d'interférence constructives 50 présentes au sein du faisceau de neutrons 2 mis dans un état interférentiel. La figure 5 illustre, en outre, le 30 recouvrement des zones d'interférence destructives respectives des deux faisceaux 41 et 51.

A la figure 6 est représenté un dispositif interférométrique 300 permettant la mise d'un faisceau de particules incidentes dans un état interférentiel comportant une succession de réseaux de diffraction en transmission 200. Les faisceaux de particules émergents des réseaux de diffraction 200 traversent 5 ensuite un collimateur permettant de ne générer qu'un seul faisceau. L'installation médicale représentée à la figure 7 est utilisée pour la destruction des cellules cancéreuses par faisceau de noyaux. Cette installation comporte un moyen de positionnement d'un patient à traiter p ainsi qu'un collisionneur selon l'invention à la sortie duquel est placé une tête d'irradiation 400 permettant l'irradiation du patient p avec 1.0 le faisceau de noyaux généré par les collisionneurs selon l'invention. L'expression « comportant un(e) » doit être comprise comme « comportant au moins un(e) ».

Claims (8)

1. REVENDICATIONS1. Procédé pour générer des noyaux comportant au moins les étapes successives consistant à : a) mettre au moins : un faisceau de neutrons et au moins un faisceau de noyaux dans un état de spin défini et/ou dans un état interférentiel, ou un faisceau de neutrons et au moins un faisceau de particules atomiques dans un état de spin défini, ou un premier faisceau de noyaux et au moins un second faisceau de noyaux dans un état interférentiel, et b) faire entrer en collision lesdits faisceaux.
2. 2. Procédé selon la revendication 1 comportant au moins les étapes successives consistant à : a) mettre au moins : un faisceau de neutrons et au moins un faisceau de noyaux dans un état de spin défini et dans un état interférentiel, un faisceau de neutrons et au moins un faisceau de particules atomiques dans un état de spin défini, ou - un premier faisceau de noyaux et au moins un second faisceau de noyaux dans un état interférentiel, et b) faire entrer en collision lesdits faisceaux.
3. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, les spins : - des noyaux et des neutrons, ou - des particules atomiques et des neutrons, étant, lors de l'étape b), alignés dans le même sens.
4. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, les spins : - des neutrons, respectivement des noyaux, et les vecteurs vitesses des neutrons, respectivement des noyaux, étant colinéaires lors de l'étape b), ou des neutrons, respectivement des particules atomiques, et les vecteurs vitesses des neutrons, respectivement des particules atomiques, étant colinéaires lors de l'étape b).
5. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, les vecteurs vitesses - des neutrons et des noyaux, ou des neutrons et des particules atomiques, ou des noyaux des premier et second faisceaux de noyaux, amenés à entrer en collision, formant, lors de l'étape b), un angle orienté compris entre 170 et 190°.
6. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, au moins 50% des noyaux constituant le(s) faisceau(x) de noyaux ayant une énergie comprise entre 1 et 10' eV.
7. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, au moins 50 % des neutrons constituant le faisceau de neutrons ayant une énergie comprise entre 1 et 10' eV.
8. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, l'étape a) comportant une étape d'application d'au moins - un premier champ magnétique, configuré pour mettre les spins des noyaux ou des particules atomiques dans un état défini, ayant une composante statique d'intensité comprise entre 0,5 et 45 T et/ou un gradient non nul sur l'axe de la collision, et - un second champ magnétique, configuré pour mettre les spins des neutrons dans un état défini, ayant une composante statique d'intensité comprise entre 0,5 et 45 T et/ou un gradient non. nul sur l'axe de la collision. 11. Procédé selon la revendication précédente, le premier champ magnétique ayant, en outre, une composante variable appliquée sous la forme d'impulsions de durée comprise entre 0,1 et 100gs et le second champ magnétique ayant, en outre, une composante variable appliquée sous la forme d'impulsions de durée comprise entre 0,1 et 100p.s. 12. Procédé selon l'une des deux revendications précédentes, le premier champ magnétique ayant, en outre, une composante variable présentant un spectre fréquentiel comportant un pic centré sur une fréquence comprise entre 20 et 600 MHz et le second champ magnétique ayant, en outre, une composante variable présentant un spectre fréquentiel comportant un pic centré sur une fréquence comprise entre 20 et 600 MHz.II. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, ledit au moins un faisceau de noyaux étant émis sous la forme d'impulsions de durée inférieure ou égale à l0' s. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, ledit au moins un faisceau de neutrons étant émis sous la forme d'impulsions de durée inférieure ou égale à 10-3 s. 13. Procédé de production d'énergie comportant au moins les étapes successives consistant à : a) mettre au moins un faisceau de neutrons et au moins un faisceau de noyaux dans un état de spin défini et/ou dans un état interférentiel, ou un faisceau de neutrons et au moins un faisceau de particules atomiques dans un état de spin défini, ou un premier faisceau de noyaux et au moins un second faisceau de noyaux dans un état interférentiel, et b) faire entrer en collision lesdits faisceaux, et c) récupérer l'énergie produite par la collision ayant lieu à l'étape b). 14. Collisionneur pour générer des noyaux pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant - une enceinte, - une source e de noyaux configurée pour générer au moins un faisceau de noyaux, ou e de particules atomiques configurée pour générer au moins un faisceau de particules atomiques, - une source de neutrons configurée pour générer au moins un faisceau de neutrons, et • un moyen permettant de générer un ou plusieurs charnp(s) magnétique(s) configuré(s) pour mettre les spins des noyaux et des neutrons ou les spins des particules atomiques et des neutrons dans un état défini avant la collision, et/ou 25 30un moyen permettant d'obtenir des interférences de particules configuré pour mettre lesdits au moins un faisceau de noyaux et de neutrons dans un état interférentiel avant la collision. 15. Collisionneur pour générer des noyaux pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, comportant une enceinte, une première source de noyaux configurée pour générer au moins un premier faisceau de noyaux, une seconde source de noyaux configurée pour générer au moins un second faisceau. de noyaux, et un moyen permettant d'obtenir des interférences de particules configuré pour mettre lesdits premier et second faisceaux de noyaux dans un état interférentiel avant la collision.15