CH286658A - Process for harnessing atomic energy and nuclear reactor for carrying out the process. - Google Patents

Process for harnessing atomic energy and nuclear reactor for carrying out the process.

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CH286658A
CH286658A CH286658DA CH286658A CH 286658 A CH286658 A CH 286658A CH 286658D A CH286658D A CH 286658DA CH 286658 A CH286658 A CH 286658A
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CH
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atomic reactor
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Aktiengesellschaft Gebr Sulzer
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Sulzer Ag
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Description

  

  Verfahren zum     Nutzbarmachen    von Atomenergie und Atomreaktor zum     Durcbführen     des Verfahrens.    Die Erfindung bezieht sieh auf ein Ver  fahren zum     Nutzbarmachen    von Atomenergie  mittels der durch Kettenreaktion     erzeugbaren     Wärme, bei welchem Stücke eines reagieren  den Stoffes, durch einen Moderator vonein  ander getrennt, in einer für eine Kettenreak  tion ausreichenden Menge zu einem     Atoni.          reaktor        vereinigt    werden und die Stärke der       Kettenreaktion    im Atomreaktor mittels Ein  bringens eines Neutronen absorbierenden Stof  fes geregelt wird.  



  Unter  reagierender Stoff  wird hier ein  Stoff verstanden, welcher unter bestimmten  Umständen einer atomaren Kettenreaktion  fähig ist. Dies trifft z. B. für Uran zu.  



  Unter  Moderator  wird hier ein Stoff.  verstanden, welcher Neutronen derart bremst,       class    diese, wenn sie ein Atom reagierenden  Stoffes treffen, dasselbe aufzuspalten     vermö--          gen.    Dies trifft z. B. für reinen Graphit sowie  für schweres Wasser zu.  



  Soll Atomenergie mittels der durch Ketten  reaktion     er#eugbaren        NVärme    nutzbar gemacht  werden, so muss diese Wärme, mit Rücksicht  auf den Wirkungsgrad ihrer Weiterverwen  dung, insbesondere zur Erzeugung von Arbeit.  bei einer z. B. für eine Gasturbine oder eine       Hochdruck-Dampfmaschine    passenden und so  mit erheblichen Temperaturhöhe gewonnen  werden. Es darf dann nicht mehr, wie das bei  solchen Atomreaktoren gebräuchlich ist, welche  ausschliesslich zum Gewinnen stärker reagie  render Stoffe aus einem reagierenden Stoff    bestimmt. sind, das Innere des Atomreaktors  mittels reichlicher Mengen von     Kühlwasser     auf niedriger Temperatur gehalten werden.  Daher ist es auch nicht mehr zulässig, den  reagierenden Stoff in Hüllen, z.

   B. aus Alu  minium, also aus einem wenig Neutronen ab  sorbierenden Stoff einzuschliessen und ihn so  gegen chemische Einflüsse zu schützen, denn  die Hülle würde bei den hier erforderlichen  hohen Temperaturen zerstört werden.  



  Es treten somit wesentliche neue Probleme  auf.  



  Zur Lösung dieser Probleme wird gemäss  der Erfindung vorgeschlagen, dass man die  erzeugte Wärme mittels eines     Fluids,    welches  man zwecks Verbesserung seiner Wärmeauf  nahme unter erhöhten Druck setzt, im Innern  des Atomreaktors aufnimmt und sie zwecks  Weiterverwendung nach aussen transportiert  und hierzu den Atomreaktor aus einer Anzahl  im wesentlichen zylindrischer Elemente     zu-          sammensetzt,    durch welche man das unter  Druck stehende     Fluid        hindurchleitet    und in  deren Achse man den     reagierenden    Stoff an  ordnet, wobei man den Mantel des Elementes  aus einem Neutronen durchlassenden Stoff  bildet und ihn,

   um ausreichend hohe Festig  keit gegenüber dem in seinem Innern herr  schenden     Fluiddruck    zu erzielen, dadurch auf  niedriger Temperatur hält, dass man ihn auf  seiner Aussenfläche von einem Kühlmedium  berühren lässt und ihn auf seiner Innenfläche  mit einem     Wärinesehiitz    auskleidet..      Durch Verwendung eines besonderen       Fluids    zum Aufnehmen der im Innern des  Atomreaktors erzeugten Wärme kann erreicht       werden,    dass das     Fluid    mit den Erzeugungs  stellen der Wärme, insbesondere mit dem rea  gierenden Stoff, ohne chemische Schädigung  des letzteren unmittelbar in Berührung ge  bracht     werden    darf.

   Es empfiehlt sich, als       Fluid    ein Gas, z. B. ein     inertes    Gas, zu wäh  len. Zwecks     Verbesserung    seiner Wärmeauf  nahme, die von seiner     Wärmeübergangszahl     und seiner spezifischen Wärme abhängt, emp  fiehlt es sich, das     Fluid    unter einen erhöhten  Druck von z. B. etwa 10 bis 30     at    zu setzen.  



  Die Durchführbarkeit dieser Lösung ist  somit davon abhängig, ob man den Atom  reaktor hinreichend     druckfest    bauen kann.  



  Eine naheliegende Lösung dieses weiteren  Problems würde darin bestehen, dass man die       durch    den Atomreaktor führenden     Fluid-          kanäle        entsprechend    druckfest ausbilden  würde. Dies ist aber nicht ohne weiteres mög  lich, da diese Kanäle aus einem wenig Neu  tronen absorbierenden Stoff bestehen müssen  und     für    sie daher nur ganz wenige Stoffe in  Frage     kommen,    und     zwar    vor allem Alumi  nium und Beryllium. Beryllium hat sehr  schlechte mechanische     Eigenschaften    und ist  auch sehr schwierig zu verarbeiten.

   Als Werk  stoff für die Mäntel der Kanäle muss also  insbesondere Aluminium in Betracht gezogen  werden. Aluminium verliert aber bei den hier  in Betracht kommenden Temperaturen einen  grossen Teil seiner Festigkeit, so dass es un  möglich ist, diese heissen Kanäle durch den  Druck des     Fluids    zu beanspruchen.  



  Eine andere naheliegende Lösung würde  darin bestehen, dass man den Atomreaktor als  Ganzes Letter den Druck des     Fluids    setzen  würde. Eine genauere Untersuchung zeigt  aber, dass auch diese Lösung, insbesondere  wegen der für einen solchen Atomreaktor er  forderlichen Mindestgrösse, auf ernste Schwie  rigkeiten stösst. Man stelle sich hierzu etwa.  vor; dass man dann ein Gefäss von etwa 10 in       Durchmesser    unter einen Druck von etwa 10  bis 30     at    setzen müsste.  



  Der gemäss der Erfindung weiter vorge-         schlagene    neuartige Weg beseitigt. diese  Schwierigkeiten, indem der Mantel jedes ein  zelnen der im wesentlichen zylindrischen Ele  mente, aus denen der Atomreaktor zusammen  gesetzt wird, auf seiner Aussenfläche durch  ein Kühlmedium gekühlt wird und auf seiner  Innenfläche, auf der er sonst durch die vom  reagierenden Stoff ausgehende Wärmestrah  lung getroffen und ausserdem durch das heisse  Fluidum erhitzt werden     würde,    mit einem  Wärmeschutz ausgekleidet wird.

   Hierdurch  wird erzielt, dass dieser Mantel hinreichend  kühl bleibt und dass daher, obwohl er mit  Rücksicht auf die Kettenreaktion aus einem  wenig Neutronen absorbierenden Stoff beste  hen muss, doch eine hinreichende Festigkeit  aufweist, um den     in    seinem Innern herrschen  den     Fluiddruck    ertragen zu können.  



  Die Erfindung bezieht sich ferner auf  einen Atomreaktor zum Durchführen des Ver  fahrens nach der Erfindung, der dadurch ge  kennzeichnet ist, dass er aus einer Anzahl im  wesentlichen     zylinderförmiger    Elemente zu  sammengesetzt ist, in deren Achse der reagie  rende Stoff angeordnet ist und deren     rohr-          förmiger    Mantel aus einem wenig Neutronen  absorbierenden Stoff besteht und in den Ele  menten Kanäle vorhanden sind, welche ein  unter erhöhtem Druck stehendes,

   zur Auf  nahme der im Innern der Elemente erzeug  ten Wärme dienendes     Fluid        weiterleiten    und  das     Fluid    alsdann     zwecks    Weiterverwendung  der von ihm aufgenommenen Wärme nach  aussen führen, wobei jedes Element in einem  Raum angeordnet ist, welcher ein die Aussen  fläche des Mantels kühlendes Medium enthält,  und die Innenfläche des Mantels mit einem  Wärmeschutz     ausgekleidet    ist.  



  An Hand der Zeichnung soll mit Hilfe von  Ausführungsbeispielen nachstehend das Ver  fahren nach der Erfindung und der Atom  reaktor zum Durchführen des Verfahrens  nach der Erfindung näher erläutert werden:       Fig.        1.    zeigt schematisch den Atomreaktor  im Vertikalschnitt;       Fig.    2 zeigt schematisch den Atomreaktor  im     Horizontalschnitt;              Fig.    3 zeigt schematisch im Vertikalschnitt  ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein     Ele-          inent    des Atomreaktors.  



  Zugunsten klarer Darstellung von Ein  zelheiten ist der Atomreaktor in     Fig.    1 und 2  als aus nur neun Elementen zusammengesetzt  gezeichnet, während in Wirklichkeit zum Ein  leiten und Aufrechterhalten einer Kettenreak  tion eine weitaus grössere Anzahl von Elemen  ten erforderlich ist,.  



  Der Uranstab 1 ist in der Achse des Ele  mentes angeordnet. Koaxial zu ihm liegt das  Rohr 2. Zwischen dem Uranstab 1. und dem  Rohr 2 bleibt ein Kanal von ringförmigem  Querschnitt offen, durch welchen das unter  Druck stehende     Fluid    das Element in axialer       Rielitung    durchströmt. Das Rohr 2 besteht  entweder aus einem Neutronen wenig absor  bierenden Stoff oder aber aus kompaktem  Graphit, wobei dasselbe somit auch als Mo  derator zur Wirkung kommt. Das Rohr 2 ist.  z. B. mittels kleiner Bohrungen durchlässig  gemacht, so dass der in seinem Innern herr  schende     Fluiddruck    auch auf seiner Aussen  seite wirkt und das Rohr somit keiner Bean  spruchung durch den     Fluiddruck    unterliegt.

    Der Raum 3 ist mit körnigem oder porösem  Graphit gefüllt, welcher einerseits als     1@To-          derator    und anderseits als Wärmeschutz für  den Mantel 4 des Elementes zur Wirkung  kommt und welcher mittels des Rohres 2 nach  dem Innern hin gestützt ist, so dass keine       Graphitstüeke    in den erwähnten, zwischen dem  Uranstab 1 und dem Rohr 2 offenen Strö  mungskanal für das     Fluid    gelangen können.

    Der in dieser Weise nach innen hin gegen  Wärme geschützte Mantel 4 besteht aus Alu  minium und wird durch das die Mäntel  sämtlicher Elemente umströmende Kühl  medium 5 von aussen gekühlt und auf so nied  riger Temperatur gehalten, dass er imstande  ist, dem in seinem Innern herrschenden     Fluid-          druck    zu widerstehen. Das Kühlmedium 5  wird mittels einer     Umwälzpunipe    6 umge  wälzt und gibt die aufgenommene Wärme in  einem     Wärmeaustauseher    7 an ein     sekundäres          Kühlmedium,    z.

   B. an Wasser, ab, welches die  Wärme aus dein Atomreaktor     hinausleitet.    Ein    solcher     Wärmeaustauscher    7, welcher sich  innerhalb des Schutzmantels befindet, welcher  den gesamten Atomreaktor zwecks Absorption.  radioaktiver Ausstrahlungen umgibt, erweist  sich auch dann als notwendig, wenn für das  Kühlmedium 5     gewöhnliches    Wasser gewählt  wird.

   Denn auch dieses Wasser wird im In  nern des     Atomreaktors    radioaktiv und würde  daher, wenn es direkt aus dem Atomreaktor  hinausgeleitet würde, physiologische Gefahren       verusachen.    Als Kühlmedium 5 empfiehlt. es  sich, schweres Wasser zu verwenden, da als  dann auch die vom Kühlmedium 5 erfüllten       Zwischenräume    zwischen den einzelnen Ele  menten, aus denen der Atomreaktor zusam  mengesetzt ist, als Moderator zur Wirkung  kommen und somit an dem im Raum 3 als Mo  derator vorgesehenen Graphit und damit zu  gleich an Platz gespart werden kann.

      Der Mantel 4 ist sowohl mit seinem obern  wie auch mit seinem untern Ende druckdicht  in Kanälen befestigt, wobei der untere Kanal  das     Fluid    dem Element mittels der     Umwälz-          pumpe    8 zuführt und der obere Kanal das  aus dem Element austretende     Fluid    einem  W     ärmeaustauscher    9 zuleitet, welcher eben  falls im Innern des     Strahlungsschutzmantels     des Atomreaktors angeordnet ist, und welcher  die vom     Fluid    im Innern der Elemente  aufgenommene Wärme z. B. an ein Gas zur  Weiterverwendung in einer Gasturbine oder  an Wasser zur Weiterverwendung in einer  Dampfmaschine überträgt.  



  Um zu verhüten, dass an den Enden, an  denen die Elemente in den     Fluidkanälen    be  festigt sind, Wärme vom     Fluid    an das Kühl  medium 5 übergeht, sind die     Fluidkanäle    an  diesen Stellen mit. Auskleidungen 10 und 11.  aus wärmeisolierendem Stoff verkleidet. Zu  folge dieser Massnahmen kann die Wärme  menge, welche mittels des     Wärmeaustauschers     7 nach aussen abzuführen ist, sehr klein ge  halten werden. Sie darf als Verlustwärme zu  gelassen werden, da sie nur einen kleinen Pro  zentsatz der im Reaktor erzeugten W     ärme    aus  macht. Auch sie kann aber z. B. für     Heizungs=     zwecke weiter verwendet werden.

        Die wärmeisolierenden     Auskleidungen    10  und 11 der     Fluidkanäle    können zugleich dazu  benutzt werden, um den     Fluiddurchfluss    in  denjenigen Elementen     zu    drosseln, welche  weiter entfernt vom Zentrum des Atomreak  tors liegen, und damit den     Fluiddurchfluss    in  den einzelnen Elementen der in letzteren er  zeugten, je nach ihrer Lage im Atomreaktor  verschiedenen Wärmemenge anzupassen.  



  Die     zur    Regelung der Kettenreaktion die  nenden, aus einem Neutronen absorbierenden  Stoff, z. B. aus Kadmium oder aus     Borstahl     bestehenden     Stäbe-12    sind, wie insbesondere  aus     Fig.    2 ersichtlich, zwischen den Elemen  ten im Kühlmedium 5 angeordnet und kön  nen je nach Bedarf hineingeschoben oder her  ausgezogen werden. Das Gefäss 13, welches  die Elemente des Atomreaktors umgibt, be  steht aus einem Neutronen reflektierenden Ma  terial, z. B. aus Eisen.  



  Als     Fluid    wird in diesem Atomreaktor ein       inertes    Gas, z. B. Helium, welches zudem den  Vorteil besitzt, zusätzlich als Moderator zu  wirken, verwendet, welches     zwecks    Verbesse  rung seiner Wärmeaufnahme auf einen Druck  von etwa 10 bis 30     at    gesetzt ist. Als     Fluid     kann auch eine unter Druck verdampfende  Flüssigkeit verwendet werden, wofür die er  zielte Lösung des Problems, den Atomreaktor  druckfest zu gestalten, in genau der gleichen  Weise wichtig ist.  



  In der     Fig.3,    welche ein weiteres Aus  führungsbeispiel für das Element des Atom  reaktors darstellt, ist der Uranstab 1 koaxial  von dem rohrförmigen Stück 2 umgeben.       Durch    den zwischen beiden gelassenen Zwi  schenraum von ringförmigem Querschnitt  strömt das     Fluid.    Das     rohrförmige    Stück 2  besteht aus einem Neutronen durchlassenden  Stoff und ist, wie aus der Figur ersichtlich,  mit  Gasspalten  versehen, welche dasselbe als  Teil des Wärmeschutzes zur Wirkung kom  men lassen. Der Teil 3 des Wärmeschutzes be  steht aus kompaktem Graphit und     kommt     daher hauptsächlich als Moderator zur Wir- .

         kimg,    während er zufolge der hohen Wärme  leitfähigkeit kompakten Graphits an     und    für  sich leinen     erheblichen    Beitrag zum Wärme-    Schutz zu liefern vermag. Zwischen dem Teil 3  und dem aus Aluminium bestehenden Mantel.

    des Elementes ist jedoch ein  Gasspalt  7.5  angeordnet, welcher zusammen mit den im  rohrförmigen Stück 2 angeordneten  Gasspal  ten  eine ausreichende     Wärmeschutzwirkung     ergibt.     Um-    zu verhüten, dass der Teil 3 durch  den     Fluiddruck    beansprucht wird, sind Boh  rungen 16 vorgesehen, welche den  Gasspalt   15 mit dem     Fluidstrom    verbinden und für  Druckausgleich     zwischen    der Aussen- und der  Innenseite des Teils 3 sorgen.

   Auch das     rohr-          förmige    Stück 2 ist wiederum, wie schon bei       Fig.1    und 2 beschrieben, für das     Fluid    durch  lässig gemacht, so dass weder der Teil 3 noch  das rohrförmige Stück 2 durch den     Fluid-          druck        beansprucht    werden können.



  Process for harnessing atomic energy and nuclear reactor for carrying out the process. The invention relates to a process for harnessing atomic energy by means of the heat generated by chain reaction, in which pieces of a substance, separated from one another by a moderator, react in an amount sufficient for a chain reaction to form an atom. reactor are combined and the strength of the chain reaction in the atomic reactor is regulated by means of a neutron-absorbing substance.



  A reactive substance is understood here to mean a substance which is capable of an atomic chain reaction under certain circumstances. This applies e.g. B. for uranium too.



  There is a substance here under moderator. understood, which decelerates neutrons in such a way that they, when they hit an atom of reacting substance, are able to split the same. B. for pure graphite as well as for heavy water.



  If atomic energy is to be made usable by means of the N heat that can be generated by chain reaction, this heat must be used, in particular for the generation of work, taking into account the efficiency of its further use. at a z. B. suitable for a gas turbine or a high-pressure steam engine and thus obtained with a considerable temperature level. It must then no longer, as is customary with such atomic reactors, which are intended exclusively for obtaining more strongly reactive substances from a reactive substance. the interior of the nuclear reactor can be kept at a low temperature by means of copious amounts of cooling water. It is therefore no longer permissible to place the reacting substance in envelopes, e.g.

   B. made of aluminum, so to include a little neutrons from sorbing substance and to protect it against chemical influences, because the shell would be destroyed at the high temperatures required here.



  Significant new problems thus arise.



  To solve these problems, it is proposed according to the invention that the heat generated by means of a fluid, which is placed under increased pressure to improve its heat absorption, inside the nuclear reactor and transported outside for further use and for this purpose the nuclear reactor from a number composed of essentially cylindrical elements through which the pressurized fluid is passed and in the axis of which the reacting substance is arranged, the shell of the element being formed from a substance permeable to neutrons and

   in order to achieve sufficiently high strength against the fluid pressure prevailing in its interior, by keeping it at a low temperature by letting a cooling medium touch it on its outer surface and lining it with a warming heat on its inner surface. By using a special fluid for By absorbing the heat generated inside the nuclear reactor, the fluid may be brought into direct contact with the heat generation points, in particular with the reacting substance, without chemical damage to the latter.

   It is advisable to use a gas, e.g. B. an inert gas to select len. In order to improve its heat acquisition, which depends on its heat transfer coefficient and its specific heat, it is recommended that the fluid under an increased pressure of z. B. to set about 10 to 30 at.



  The feasibility of this solution therefore depends on whether the atomic reactor can be built sufficiently pressure-resistant.



  An obvious solution to this further problem would consist in making the fluid channels leading through the atomic reactor correspondingly pressure-resistant. However, this is not easily possible, please include, since these channels must consist of a little neutron absorbing substance and therefore only very few substances come into question for them, especially aluminum and beryllium. Beryllium has very poor mechanical properties and is also very difficult to process.

   Aluminum in particular must therefore be considered as the material for the jacket of the channels. However, at the temperatures in question here, aluminum loses a large part of its strength, so that it is impossible to stress these hot channels through the pressure of the fluid.



  Another obvious solution would be to put the nuclear reactor as a whole letter pressurized with the fluid. A closer examination shows, however, that this solution too, in particular because of the minimum size required for such a nuclear reactor, encounters serious difficulties. Just imagine this. in front; that one would then have to put a vessel about 10 in diameter under a pressure of about 10 to 30 at.



  The novel way further proposed according to the invention is eliminated. these difficulties by the jacket of each one of the essentially cylindrical ele elements from which the atomic reactor is put together, is cooled on its outer surface by a cooling medium and on its inner surface, on which it otherwise met by the heat radiation emanating from the reacting substance and would also be heated by the hot fluid, is lined with a heat protection.

   This ensures that this jacket remains sufficiently cool and that, therefore, although it must consist of a material that absorbs little neutrons in consideration of the chain reaction, it has sufficient strength to be able to withstand the fluid pressure inside it.



  The invention also relates to an atomic reactor for carrying out the method according to the invention, which is characterized in that it is composed of a number of essentially cylindrical elements, in the axis of which the reactive substance is arranged and their tubular The jacket consists of a substance that absorbs little neutrons and there are channels in the elements, which create a pressurized,

   To take on the heat generated inside the elements pass on serving fluid and then lead the fluid to the outside for the purpose of further use of the heat absorbed by it, each element being arranged in a space which contains a medium cooling the outer surface of the jacket, and the inner surface of the jacket is lined with heat protection.



  With reference to the drawing, with the aid of exemplary embodiments below, the process according to the invention and the atomic reactor for carrying out the method according to the invention will be explained in more detail: Fig. 1 shows schematically the atomic reactor in vertical section; Fig. 2 shows schematically the nuclear reactor in horizontal section; 3 shows schematically in vertical section a further exemplary embodiment for an element of the atomic reactor.



  For the sake of a clear representation of details, the nuclear reactor in Fig. 1 and 2 is drawn as composed of only nine elements, while in reality a much larger number of elemen is required to initiate and maintain a chain reaction.



  The uranium rod 1 is arranged in the axis of the ele mentes. The tube 2 is located coaxially to it. Between the uranium rod 1 and the tube 2, a channel of annular cross-section remains open, through which the pressurized fluid flows through the element in an axial direction. The tube 2 consists either of a neutron little absorbing substance or of compact graphite, the same thus also comes into effect as a Mo derator. The pipe 2 is. z. B. made permeable by means of small bores, so that the inside ruling fluid pressure also acts on its outside and the tube is therefore not subject to any stress from the fluid pressure.

    The space 3 is filled with granular or porous graphite, which acts on the one hand as a 1 @ toderator and on the other hand as thermal protection for the jacket 4 of the element and which is supported by the tube 2 towards the inside so that no graphite pieces in the mentioned, between the uranium rod 1 and the tube 2 open Strö flow channel for the fluid can get.

    The inwardly protected against heat in this way jacket 4 consists of aluminum and is cooled from the outside by the cooling medium 5 flowing around the jackets of all elements and kept at such a low temperature that it is able to handle the fluid inside it - to withstand pressure. The cooling medium 5 is circulated by means of a Umwälzpunipe 6 and gives the absorbed heat in a heat exchanger 7 to a secondary cooling medium, for.

   B. on water, which conducts the heat out of your nuclear reactor. Such a heat exchanger 7, which is located inside the protective jacket, which covers the entire nuclear reactor for the purpose of absorption. surrounding radioactive emissions, turns out to be necessary even if ordinary water is chosen for the cooling medium 5.

   This water also becomes radioactive inside the nuclear reactor and would therefore cause physiological dangers if it were discharged directly from the nuclear reactor. Recommended as cooling medium 5. it is to use heavy water, as then also the spaces between the individual ele ments filled by the cooling medium 5, from which the atomic reactor is composed, come into effect as a moderator and thus on the graphite and provided as a Mo in room 3 so that space can be saved at the same time.

      The shell 4 is fastened pressure-tight in channels with both its upper and lower end, the lower channel supplying the fluid to the element by means of the circulating pump 8 and the upper channel supplying the fluid emerging from the element to a heat exchanger 9, which is also arranged in the interior of the radiation protection jacket of the nuclear reactor, and which the heat absorbed by the fluid inside the elements z. B. to a gas for further use in a gas turbine or to water for further use in a steam engine.



  In order to prevent that at the ends at which the elements are fastened in the fluid channels, heat from the fluid to the cooling medium 5 passes, the fluid channels are with these points. Linings 10 and 11 are made of heat-insulating fabric. As a result of these measures, the amount of heat which is to be dissipated to the outside by means of the heat exchanger 7 can be kept very small. It can be allowed as waste heat, since it only accounts for a small percentage of the heat generated in the reactor. But it can also z. B. can be used for heating = purposes.

        The heat-insulating linings 10 and 11 of the fluid channels can also be used to throttle the fluid flow in those elements which are further away from the center of the Atomreak sector, and thus the fluid flow in the individual elements of the latter, depending on their Adjust position in the nuclear reactor to different amounts of heat.



  The nenden to regulate the chain reaction, made of a neutron absorbing substance, z. B. of cadmium or existing boron steel rods-12 are, as can be seen in particular from Fig. 2, arranged between the elemen th in the cooling medium 5 and can be pushed in or pulled out as required. The vessel 13, which surrounds the elements of the nuclear reactor, be available from a neutron reflective Ma material, z. B. made of iron.



  The fluid used in this atomic reactor is an inert gas, e.g. B. Helium, which also has the advantage of also acting as a moderator, is used, which is set to a pressure of about 10 to 30 atm for the purpose of improving its heat absorption tion. A liquid which evaporates under pressure can also be used as the fluid, for which purpose the solution to the problem of making the atomic reactor pressure-resistant is important in exactly the same way.



  In FIG. 3, which shows a further exemplary embodiment for the element of the atomic reactor, the uranium rod 1 is surrounded coaxially by the tubular piece 2. The fluid flows through the intermediate space of annular cross-section left between the two. The tubular piece 2 consists of a neutron-permeable substance and, as can be seen from the figure, is provided with gas gaps, which allow it to come into effect as part of the thermal protection. Part 3 of the thermal insulation is made of compact graphite and is therefore mainly used as a moderator.

         kimg, while due to the high thermal conductivity of compact graphite in and of itself it is able to make a considerable contribution to thermal protection. Between part 3 and the aluminum jacket.

    of the element, however, a gas gap 7.5 is arranged, which, together with the Gasspal arranged in the tubular piece 2, provides a sufficient heat protection effect. In order to prevent the part 3 from being stressed by the fluid pressure, bores 16 are provided which connect the gas gap 15 to the fluid flow and ensure pressure equalization between the outside and the inside of the part 3.

   The tubular piece 2 is again made permeable to the fluid, as already described in FIGS. 1 and 2, so that neither the part 3 nor the tubular piece 2 can be stressed by the fluid pressure.

 

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zum Nutzbarmachen von Atomenergie mittels der durch Kettenreaktion erzeugbaren Wärme, bei welchem Stücke eines reagierenden Stoffes, durch einen Moderator voneinander getrennt, in einer für eine Ket tenreaktion ausreichenden Menge zu einem Atomreaktor vereinigt werden und die Stärke der Kettenreaktion im Atomreaktor mittels Einbringens eines Neutronen absorbierenden Stoffes geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass man die erzeugte Wärme mittels eines Fluids, welches man zwecks Verbesserung sei ner Wärmeaufnahme unter erhöhten Druck setzt, PATENT CLAIMS: I. A method for utilizing atomic energy by means of the heat generated by chain reaction, in which pieces of a reacting substance, separated from one another by a moderator, are combined in an amount sufficient for a chain reaction to form an atomic reactor and the strength of the chain reaction in the atomic reactor by means of Bringing in a neutron absorbing substance is regulated, characterized in that the heat generated by means of a fluid, which is placed under increased pressure in order to improve its heat absorption, im Innern des Atomreaktors aufnimmt und sie zwecks Weiterverwendung nach aussen transportiert und hierzu den Atomreaktor aus einer Anzahl im wesentlichen zylindrischer Elemente zusammensetzt, durch welche man das unter Druck stehende Fluid hindurchleitet und in deren Achse man den reagierenden Stoff anordnet, wobei man den Mantel des Elementes aus einem wenig Neutronen absor bierenden Stoff bildet und ihn, um ausrei chend hohe Festigkeit gegenüber dem in sei nem Innern herrschenden Fluiddruck zu er zielen, dadurch auf niedriger Temperatur hält, takes up inside the nuclear reactor and transports it to the outside for further use and for this purpose the atomic reactor is composed of a number of essentially cylindrical elements, through which the pressurized fluid is passed and in the axis of which the reacting substance is arranged, with the jacket of the element forms from a substance that absorbs little neutrons and thereby keeps it at a low temperature in order to achieve sufficiently high strength against the fluid pressure prevailing inside it, dass man ihn auf seiner Aussenfläche von einem Kühlluedium berühren lässt und ihn auf seiner Innenfläche mit einem Wärmeseliutz auskleidet. II. Atomreaktor zum Durchführen des Verfahrens nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der Atomreaktor aus einer Anzahl im wesentlichen zylinderförmiger Elemente zusammengesetzt ist, in deren Achse der reagierende Stoff angeordnet. that it is touched by a cooling luedium on its outer surface and that its inner surface is lined with a heat sealant. II. Atomic reactor for carrying out the method according to claim I, characterized in that the atomic reactor is composed of a number of essentially cylindrical elements, in the axis of which the reacting substance is arranged. ist und deren rohrförmiger Mantel aus einem wenig Neutronen absorbierenden Stoff besteht und in den Elementen Kanäle vorhanden sind, welche ein unter erhöhtem Druck stehendes, zur Aufnahme der im Innern des Elementes erzeugten Wärme dienendes Fluid weiterleiten und das Fluid alsdann zwecks Weiterverwen dung der von ihm aufgenommenen Wärme nach aussen führen, wobei jedes Element in einem Raum angeordnet ist, welcher ein die Aussenfläche des Mantels kühlendes Medium enthält, und die Innenfläche des Mantels mit einem Wärmeschutz ausgekleidet ist. UNTEU, ANSPRZICIIE 1. and whose tubular jacket consists of a material that absorbs little neutrons and there are channels in the elements, which pass on a fluid under increased pressure serving to absorb the heat generated inside the element and the fluid then for the purpose of further use of the material it has received Lead heat to the outside, each element being arranged in a space which contains a medium that cools the outer surface of the jacket, and the inner surface of the jacket is lined with heat protection. UNTEU, ANSPRZICIIE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass als Werkstoff min destens .für Teile des Wärmeschutzes ein fester Moderator gewählt wird. 2. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass als Kühlmedium ein flüssiger Moderator gewählt wird. 3. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass, gegenüber den im Zentrum des Atomreaktors angeordneten Ele menten, in den *eiter aussen im Atomreaktor angeordneten Elementen die Fluidströmung derart gedrosselt wird, dass das Fluid alle Ele mente mit ungefähr der gleichen Temperatur verlässt. 4. Method according to patent claim I, characterized in that a fixed moderator is selected as the material at least for parts of the thermal insulation. 2. The method according to claim I, characterized in that a liquid moderator is selected as the cooling medium. 3. The method according to claim I, characterized in that, compared to the elements arranged in the center of the atomic reactor, in the elements arranged outside in the atomic reactor, the fluid flow is throttled such that the fluid leaves all elements at approximately the same temperature . 4th Verfahren nach Unteranspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass als fester Mode rator Graphit gewählt wird. 5. Verfahren nach Unteranspruch 2, da durch gekennzeichnet, dass als flüssiger Mo derator schweres Wasser gewählt wird. Method according to dependent claim 1, characterized in that graphite is selected as the solid modifier. 5. The method according to dependent claim 2, characterized in that heavy water is selected as the liquid Mo derator.
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