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Die Erfindung bezieht sich auf einen Reaktor zur kontinuierlichen Umsetzung von in einer Rohrleitung fliessendem Medium unter Einwirkung von ionisierender Strahlung.
Es ist eine Vielzahl von chemischen Reaktionen bekannt, die unter Einwirkung von ionisierender Strahlung durchgeführt werden können. So ist ein Verfahren zur Partialoxydation von Cyclohexan zu Cyclohexanol
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Sauerstoffkonzentration, angepasst. Dadurch werden unerwünschte Nebenreaktionen verringert, so dass die Ausbeute erhöht werden kann.
Eine derartige Vorrichtung besitzt jedoch den Nachteil, dass das erwünschte Dosisleistungsfeld nur mit
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liebiger Dosisleistungsfelder gestattet, so dass diese dem Reaktionsablauf genau angepasst werden können, wodurch höhere Asubeuten erreichbar sind.
Der erfindungsgemässe Reaktor besteht im wesentlichen darin, dass die Strahlenquelle eine Antikathode einer Elektronenbeschleunigerröhre ist und die Fläche der Antikathode mit der Einfallsrichtung der Elektronen unterschiedliche Winkel einschliessen. Durch die unterschiedlichen Winkel sind unterschiedliche Dosisleistungen
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Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Antikathode rotationssymmetrisch, wobei die Rotationsachse parallel zur Einfallsrichtung der Elektronen ist und weiters ist die Rohrleitung in Form einer Spirale oder eines Bündels paralleler Rohre um die Antikathode angeordnet, wobei die Achse der Spirale bzw. des Rohrbündels der Achse der Antikathode entspricht. Ein derartiger Reaktor kann besonders einfach aufgebaut und einem Reaktionsablauf genau angepasst werden, da ein rotationssymmetrisches Dosisleistungsfeld vorliegt.
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Reaktors besteht darin, dass die Antikathode aussen eine Einrichtung zur Kühlung aufweist, wodurch ein besonders einfacher und kleiner Reaktor gebaut werden kann.
Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Antikathode mitdemelektronenemittierenden Teil lösbar verbunden. Dadurch besteht die Möglichkeit den Reaktor alleine durch Austausch der Antikathode an einen andern Reaktionsablauf anzupassen.
Die Antikathode kann von einem Körper umgeben sein, der mit dem elektronenemittierenden Teil gasdicht verbunden ist. Durch dieses Merkmal können besonders grosse Reaktoren geschaffen werden, da die Antikathode keinen mechanischen Beanspruchungen unterworfen werden muss.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 das Profil einer Antikathode und das zugehörige Dosisleistungsfeld und Fig. 2 einen Reaktor.
Das in Fig. 1 dargestellte Profil einer Antikathode weist zwei Flächen auf, die mit der Einfallsrichtung
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!werden. Durch gezielte Wahl der Winkel kann ein bestimmtes Bremsstrahlenfeld erhalten werden, wobei ein beliebiges Dosisleistungsfeld aufgebaut werden kann.
Der in Fig. 2 dargestellte Reaktor weist einen elektronenemittierenden TeilA und eine Antikathode B auf, Der Teil A (in den Zeichnungen nur teilweise dargestellt) besteht aus Glas und weist einen Zylindermantel - mit Basisfläche auf. In der Basisfläche ist eine Glühkathode --2-- befestigt, die an einer Gleichspannung liegt. Der Zylindermantel trägt weiters ringförmige Stabilisierungs-und Fokussierungselektroden --3-- (in den Zeichnungen nur zwei dargestellt), die über Widerstände --4-- miteinander und mit einer Stromquelle verbunden sind. Die dem Teil B benachbarte Elektrode --3-- weist Erdpotential auf und dient als Anode.
Der Zylindermantel --1-- ist über einen Flansch --5-- mit dem Flansch --7-- der Antikathode gasdicht verbunden. DieAntikathodeBbestehtaus einemKegelstumpfmantel-8-- und einemKegelmantel-9-. Das Material der Antikathode weist eine mittlere Ordnungszahl von mindestens 73 auf und besteht z. B, aus Wolfram oder einer Wolframlegierung. Die Materialstärke der Antikathode liegt zwischen 0, 1 mm und 5 mm, die Gesamtlänge zwischen 20 cm und 300 cm. Soll der Reaktor in Betrieb genommen werden, so muss vorerst durch den Rohransatz --6-- des Teiles A evakuiert werden. Sodann wird die Kühlung --10-- der Antikathode B eingeschaltet und sowohl an die Glühkathode --2-- als auch an die Stabilisierungselektroden-3-Spannung ange-
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Die Spannung wird so gewählt, dass die Elektronen eine mittlere Energie zwischen 2 und 15 MeVauf- weisen. Weiters soll eine mittlere Stromstärke von 0, 5 bis 50 mA eingehalten werden. Der Elektronenstrahl kann gebündelt werden, so dass ein Strahlenbündeldurchmesser von 1 bis 20 cm erreicht wird. Ist der Durchmesser des Strahlenbündels kleiner als der Durchmesser der Antikathode, so kann das Strahlenbündel so abgelenkt werden, dass dieses die Antikathode spiralförmig abtastet, wodurch ebenfalls das erwünschte Dosisleistungsfeld aufgebaut wird. Sodann wird das Medium, welches aus einem Gemisch oder aus einer Lösung der zu reagierenden Stoffe besteht durch die Rohrleitung --11-- geleitet.
Die Erzeugung des Gemisches und auch die Aufarbeitung des Reaktionsgemisches wird in an sich bekannter Weise durchgeführt.
Die Form der Antikathode ist durch den Reaktionsablauf der in de Rohrleitung --11-- stattfindenden Reaktion bedingt. Je nachdem, ob eine grössere bzw. kleinere Dosis erforderlich ist, wird eine Antikathode zum Einsatz kommen, deren Flächen mit der Einfallsrichtung der Elektronen einen unterschiedlichen Winkel einschliessen. Soll in dem Reaktor eine Reaktion mit einem andern erwünschten Dosisleistungsfeld durchgeführt werden muss lediglich die Antikathode ausgewechselt werden.
Sowohl am Kegelstumpfmantel --8-- als auch am Kegelmantel --9-- ist eine Kühlung --10-- in Form einer Kühlwasserleitung aus Kupferrohren vorgesehen. Die Antikathode wird weiters von einer Rohrleitung - umgeben, von der aus Gründen der Übersicht der vordere Teil nicht dargestellt ist. Diese Rohrleitung ist in Form einer Spirale um die Antikathode angeordnet.
Die Antikathode muss jedoch nicht mechanisch so stabil ausgebildet sein, dass sie denDruckanforderungen Rechnung trägt, sondern kann z. B. von einem weiteren Körper gleicher Form umgeben sein, oder die Antikathode ist eine innere Auskleidung eines Hohlkörpers, der die erwünschte Form aufweist, wobei das Material des Hohlkörpers beliebig gewählt werden kann.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Reaktor zur kontinuierlichen Umsetzung von in einer Rohrleitung fliessendem Medium unter Einwirkung von isolierender Strahlung, wobei das Dosisleistungsfeld der Strahlenquelle, die gegebenenfalls zumindest teilweisevonderRohrleitungumgebenist, demReaktionsablaufangepasstist, d adurch gekennzeichnet, dass die Strahlenquelle eine Antikathode (B) einer Elektronenbeschleunigerröhre ist und die Fläche der Antikathode mit der Einfallsrichtung (E) der Elektronen unterschiedliche Winkel (oe, p) einschliesst.