Atomkernreaktor Die Erfindung betrifft einen Atomkernreaktor, bei
dem die erzeugte Wärmeenergie außer für die bisher üblichen Zwecke gleichzeitig
weitgehend zur Durchführung von insbesondere chemisch-metallurgischen Umsetzungen
direkt nutzbar gemachtwird. Die bisher gebauten Atomkernreaktoren dienen verschiedenen
Zwecken. Neben der Untersuchung verschiedener Stoffe hinsichtlich ihres Verhaltens
im Neutronenfluß, und zwar einmal für rein physikalische Untersuchungen und zum
anderen auch für die Eignung als Konstruktionsmaterialen für Reaktoren, der Erzeugung
künstlich radioaktiver Substanzen und dem Studium ihrer Eigenschaften und Anwendungsmöglichkeiten,
besteht der augenblickliche hauptsächliche Verwendungszweck dieser Reaktoren in
der Erzeugung elektrischer Energie. Hierbei wird die bei der Uranspaltung freiwerdende
große Wärmeenergie über Wärmeaustauscher derart nutzbar gemacht, daß je nach der
Bauart des Reaktors bei Temperaturen zwischen 300 und etwa 60-0° C überhitzter Dampf
hergestellt und dieser mit Hilfe von Dampfturbinen in elektrische Energie umgewandelt
wird. Darüber hinaus sind noch andere Systeme der Wärmeausnutzung, wie beispielsweise
für den Antrieb von Flugzeugen, bekannt, jedoch stellen alle diese sogenannten Kraftreaktoren
im Prinzip ein System dar, in dem ausschließlich der gesamte Inhalt der durch die
Uranspaltung erzeugten Wärmemenge zur Erzeugung von Energie nutzbar gemacht wird,
wie dies auch in der dafür gewählten Bezeichnung »Kraftreaktionen« zum Ausdruck
kommt. Wenn auch schon in Erwägung gezogen wurde, die bei dem Spaltungsprozeß im
Reaktor entstehenden hohen Temperaturen einmal in einer anderen Form nutzbar zu
machen, so wurden doch bisher weder eine exakte Anwendung genannt noch ein System
beschrieben, das die technische Verwendung dieser hohen Temperaturen für bestimmte,
genau definierte Verfahren oder Prozesse in einer praktisch durchführbaren Form
angibt.Atomic nuclear reactor The invention relates to an atomic nuclear reactor
the heat energy generated at the same time except for the previously usual purposes
largely for the implementation of chemical-metallurgical conversions in particular
is made directly usable. The nuclear reactors built so far serve different purposes
Purposes. In addition to examining various substances with regard to their behavior
in the neutron flux, once for purely physical investigations and for
others also for the suitability as construction materials for reactors, the production
artificially radioactive substances and the study of their properties and possible applications,
The primary use of these reactors at the moment is
the generation of electrical energy. This is the one released during the fission of uranium
large heat energy made usable through heat exchangers in such a way that depending on the
Design of the reactor at temperatures between 300 and about 60-0 ° C superheated steam
and this is converted into electrical energy with the help of steam turbines
will. In addition, there are other systems of heat utilization, such as
for the propulsion of airplanes, but all of these represent so-called power reactors
in principle is a system in which only the entire content of the
The amount of heat generated by uranium fission is made usable for the generation of energy,
as expressed in the term »force reactions« chosen for it
comes. Even if it has already been considered that in the process of splitting in the
The high temperatures generated in the reactor can be used in a different form
do, so far neither an exact application nor a system has been named
described that the technical use of these high temperatures for certain,
well-defined procedures or processes in a practically feasible form
indicates.
Die durch die vorliegende Erfindung zu lösende Aufgabe besteht nun
darin, einen Reaktortyp zu schaffen, bei dem nicht nur wie bisher die erzeugte Wärmeenergie
in elektrische Energie umgewandelt oder für andere Zwecke nutzbar gemacht wird,
sondern gleichzeitig auch die primär anfallenden hohen Temperaturen weitgehend zur
Durchführung chemischmetallurgischer Umsetzungen ausgenutzt werden. Dies wird erfindungsgemäß
dadurch erreicht, daß bei einem Atomkernreaktor außer dem eigentlichen kernphysikalischen
Reaktionsraum ein weiterer, hinsichtlich seiner Leistungsaufnahme gesondert steuerbarer
thermischer Reaktionsraum für die Durchführung von physikalischen, chemischen und
insbesondere chemischmetallurgischen Prozessen vorgesehen ist, der gegenüber dem
kernphysikalischen Reaktionsraum derart abgeschirmt und angeordnet ist, daß der
ihn durchsetzende Neutronenfluß in Anpassung an die durchzuführenden Prozesse zur
Erzeugung einer unterschiedlichen Wechselwirkung zwischen den Neutronen und den
im Verlauf dieser Prozesse zu bearbeitenden Stoffen regelbar ist, und daß ferner
die bei der Durchführung dieser Prozesse eintretenden Wärmeverluste gering bleiben,
damit die vom Reaktor gelieferte Wärmeenergie weitgehend für eine Weiterbehandlung
der im thermischen Reaktionsraum gewonnenen Stoffe zur Verfügung steht. Der gesondert
steuerbare thermische Reaktionsraum kann außerdem noch in mehrere Sektionen unterteilt
werden, die unabhängig voneinander so steuerbar sind, daß in den einzelnen Sektionen
verschiedene Temperaturen bestehen.The problem to be solved by the present invention now exists
in creating a type of reactor that not only uses the thermal energy generated, as was previously the case
is converted into electrical energy or made usable for other purposes,
but at the same time also largely to the primary high temperatures
Implementation of chemical-metallurgical conversions are exploited. This is according to the invention
achieved by the fact that in an atomic nuclear reactor apart from the actual nuclear physics
Another reaction chamber, which can be controlled separately with regard to its power consumption
thermal reaction space for the implementation of physical, chemical and
in particular chemical-metallurgical processes is provided, compared to the
nuclear physical reaction space is shielded and arranged so that the
it penetrates neutron flux in adaptation to the processes to be carried out
Creation of a different interaction between the neutrons and the
In the course of these processes, the substances to be processed can be regulated, and furthermore
the heat losses that occur when these processes are carried out remain low,
so that the thermal energy supplied by the reactor is largely used for further treatment
of the substances obtained in the thermal reaction space is available. The separately
controllable thermal reaction space can also be divided into several sections
that are independently controllable so that in the individual sections
different temperatures exist.
Es handelt sich älso um einen Reaktor mit einer gesondert gesteuerten
thermischen Reaktionskammer, in der sich die gewünschten Reaktionen bei höheren
Temperaturen so vollziehen, daß sie weitestgehend regelbar und durch Zugabe besonderer
Stoffe zu beeinflussen sind. Gleichzeitig ist der Reaktor so konstruiert, daß außer
der für die chemisch-metallurgische Umsetzung, sofern es sich um einen endothermen
Prozeß handelt, verbrauchten Wärmemenge möglichst wenig Wärmeenergie verlorengeht,
so daß genau wie bei einem normalen Kraftreaktor oder zumindest im gleichen Sinne
der größte Teil der durch die Uranspaltung erzeugten Wärmemenge als solche für die
Gewinnung elektrischer Energie oder für andere Zwecke zur Verfügung steht.It is also a reactor with a separately controlled one
thermal reaction chamber, in which the desired reactions at higher levels
Carry out temperatures so that they are largely controllable and by adding special
Substances are to be influenced. At the same time, the reactor is designed so that except
the one for the chemical-metallurgical conversion, provided it is an endothermic one
Process, the amount of heat consumed is lost as little heat energy as possible,
so that just like a normal power reactor, or at least in the same sense
most of the amount of heat generated by uranium fission as such for the
Generation of electrical energy or for other purposes is available.
Die Verwendung höherer Temperaturen ist gerade für metallurgische
Prozesse von größter Bedeutung, weil bei diesem zum Arbeiten in der schmelzflüssigen
Phase und in der Dampfphase Temperaturen erforderlich
sind, die
sonst praktisch für industrielle Zwecke nicht benötigt werden.The use of higher temperatures is just for metallurgical
Processes of utmost importance because this is used to work in the molten liquid
Phase and temperatures in the vapor phase
are the
otherwise practically not needed for industrial purposes.
Es können also einmal in dem gesondert steuerbaren Reaktionsraum chemisch-metallurgische
Prozesse, besonders auch bei höheren Temperaturen, durchgeführt werden, und zum
anderen kann die vom Reaktor gelieferte Wärmemenge als solche beispielsweise zur
Gewinnung von Dampf oder elektrischem Strom oder zur Herbeiführung besonderer physikalischer
Zustände, wie höherer Drücke, verwendet werden. Hieraus ergibt sich außerdem die
Möglichkeit, beide Eigenschaften dieses Reaktortyps gleichzeitig für einen kontinuierlichen
chemischen oder metallurgischen Prozeß zu verwenden. Dies gilt für zahlreiche metallurgische
oder kombinierte chemische und metallurgische Verfahren, bei denen beispielsweise
ein Erz geschmolzen oder anderweitig direkt thermisch behandelt wird, wobei sich
diese Behandlung auch auf die gewonnenen Unterprodukte erstreckt.So it can once in the separately controllable reaction space chemical-metallurgical
Processes, especially at higher temperatures, are carried out, and for
Others can use the amount of heat supplied by the reactor as such, for example
Extraction of steam or electrical current or for the production of special physical ones
Conditions such as higher pressures can be used. This also results in the
Possibility of using both properties of this type of reactor at the same time for a continuous
chemical or metallurgical process. This applies to numerous metallurgical
or combined chemical and metallurgical processes in which, for example
an ore is melted or otherwise directly thermally treated, whereby
this treatment also extends to the sub-products obtained.
So kann also, wenn die in dem thermischen Reaktionsraum gewonnenen
gasförmigen, flüssigen oder festen Produkte anschließend direkt einem chemischen
Verfahren, wie beispielsweise einer Elektrolyse, einem Lösungsvorgang oder einem
Aufschluß, unterworfen werden müssen, für alle diese Vorgänge direkt die vom »Kraftteil«
des Reaktors kommende Wärmeenergie nutzbar gemacht werden.So can if the obtained in the thermal reaction chamber
gaseous, liquid or solid products then directly to a chemical one
Process, such as an electrolysis, a dissolution process or a
Information, which must be subjected to, for all these processes directly those of the "force part"
the thermal energy coming from the reactor can be harnessed.