La magnétohydrodynamique (M.H.D.)

Qu'est-ce que la Magnétohydrodynamique , en abrégé MHD ? C'est l'art et la manière d'agir sur un fluide, liquide ou gaz, en faisant agir sur lui des forces électromagnétiques, à condition qu'il soit suffisamment conducteur de l'électricité. On parlera alors d'accélérateur MHD. C'est également l'art et la manière de transformer l'énergie cinétique d'un fluide en énergie électrique. On parlera alors de générateur MHD. Plus généralement, dans la mesure où s'opère une conversion directe d'une forme d'énergie en une autre forme d'énergie (cinétique, électromagnétique) on parlera de convertisseur MHD.

Dans les années soixante, la France s'est trouvée tout-à-fait en pointe dans ce domaine. On pourrait dire : par le fait du hasard. Un gros effort de recherche de MHD avait été initié au début des années soixante, dans de nombreux pays : Angleterre, URSS, USA, France. Des pays comme l'Allemagne, puis le Japon rejoignirent ce peloton plus tard. Le but était alors de mettre au point des générateurs MHD qui pouvaient en principe avoir des rendements bien supérieurs à ceux des machines thermiques (jusqu'à 60 %). Les sources d'énergie étaient de deux natures : combustions d'hydrocarbures ou énergie nucléaire. Pour que le procédé soit rentable il était essentiel que le fluide dont on se proposait d'extraire le plus d'énergie cinétique possible ait une conductivité électrique suffisante.

Or en principe tous les gaz sont de très mauvais conducteurs de l'électricité. Ce sont même carrément... des isolants. On fit donc tout ce qui semblait possible pour doter ces gaz d'une conductivité électrique importante, en les "ensemençant" avec des éléments alcalins, à bas "potentiel d'ionisation" (essentiellement du césium). Mais les résultats s'avérèrent décevants, en dépit des sommes très importantes investies dans cette recherche, à une époque de forte croissance économique. On envisagea alors de faire fonctionner ces générateurs "avec deux températures, en dotant "le gaz d'électrons libres" d'une température plus élevée que celle du gaz lui-même, constitué d'atomes. Mais une redoutable instabilité, découverte théoriquement en 1964 par E.Velikhov (qui devint par la suite vice-président de l'Académie de Science d'URSS) ruina tous ces plans, dès la fin des années soixante . Au milieu des années soixante dix, la plupart des pays avaient abandonné, à l'exception de l'URSS qui maintint, jusq'à son effondrement économique, un effort important dans ce secteur de recherche.

Générateur MHD

Un générateur MHD (magnétohydrodynamique) est un convertisseur MHD qui transforme l'énergie cinétique d'un fluide conducteur directement en électricité.

Le principe de base est fondamentalement le même que pour n'importe quel générateur électrique. Les deux types de générateur utilisent tous deux un inducteur (électroaimant) générant un champ magnétique dans un induit.

Dans le cas d'un générateur conventionnel, cet induit est solide : c'est une bobine constituée d'un enroulement de fil métallique.
Dans le cas d'un générateur MHD, cet induit est fluide : liquide conducteur (eau salée, métal liquide) ou gaz ionisé (plasma).

Les générateurs MHD n'utilisent donc pas de pièce mécanique mobile, contrairement aux générateurs électriques traditionnels. Le fluide est mis en mouvement dans le champ magnétique, ce qui génère un courant électrique, recueilli aux bornes d'électrodes immergées et commutées à une charge.

Accélérateur MHD

Un accélérateur MHD (magnétohydrodynamique) est un convertisseur MHD qui met en mouvement un fluide conducteur, grâce à un champ électrique et un champ magnétique combinés.

Le principe de base est le même que celui d'un moteur électrique. Tous deux possèdent un inducteur (électroaimant) générant un champ magnétique dans un induit.

Dans le cas d'un moteur conventionnel, cet induit est solide : c'est une bobine constituée d'un enroulement de fil métallique.

Dans le cas d'un accélérateur MHD, cet induit est fluide : liquide conducteur (eau salée, métal liquide) ou gaz ionisé (appelé plasma).

Les accélérateurs MHD n'utilisent donc pas de pièce mécanique mobile, contrairement aux moteurs électriques traditionnels, ils convertissent directement l'énergie électromagnétique en énergie cinétique. Un fluide est mis en mouvement dans un champ magnétique, par un champ électrique débitant un courant électrique aux bornes d'électrodes immergées dans le fluide.

Convertisseur MHD

Un convertisseur MHD (magnétohydrodynamique) est une machine électromagnétique sans pièce mécanique mobile, utilisant un classique inducteur pour produire le champ magnétique mais remplaçant l'induit habituellement solide par un fluide conducteur de l'électricité (eau salée, métal liquide, ou gaz ionisé que l'on appelle un plasma).

Comme toutes les machines électromagnétiques, un convertisseur MHD est réversible et permet indépendamment de :

Convertir l'énergie cinétique du mouvement d'un fluide conducteur, en énergie électrique : c'est un générateur MHD.

Convertir de l'énergie électrique en énergie cinétique, en mettant en mouvement un fluide conducteur initialement au repos : c'est un accélérateur MHD.

À noter qu'un générateur MHD ralentit le fluide lors de la conversion, phénomène utilisable pour des applications aéronautiques utilisant la MAD (magnétoaérodynamique).

Source:Convertisseur MHD

Accélérateur MHD

Générateur MHD

J-P Petit

MHD