DE1281002B - Thermionischer Wandler zur Verwendung in Verbindung mit Leistungskernreaktoren - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES ÄÄ PATENTAMT Int. CL:

HOIv

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche Kl.: 21b-29/00

Nummer: 1 281 002

Aktenzeichen: P 12 81 002.5-33 (W 35517)

Anmeldetag: 26. Oktober 1963

Auslegetag: 24. Oktober 1968

Eine der vielversprechendsten Methoden zur direkten Energieumwandlung beruht auf dem thermionischen Prinzip. Nach diesem emittiert eine heiße Kathode Elektronen, die von einer Anode aufgefangen werden. Diese beiden Elektroden sind über einen äußeren Stromkreis verbunden, in dem der entstehende Strom Arbeit leisten kann. Der Raum zwischen den beiden Elektroden ist normalerweise evakuiert und kann zur Beseitigung der Raumladung den Dampf eines Alkalimetalls, wie z. B. Caesium, enthalten. Es ist weiterhin bekannt, daß thermionische Energiewandler eine Spannung von nur etwa 1 bis 2 V zwischen den Elektroden liefern. Für praktische Anwendungsfälle sind diese Spannungen aber zu niedrig, so daß es üblich ist, mehrere derartige thermionische Dioden in Reihe zu schalten.

Eine weitere wichtige Voraussetzung für den wirtschaftlichen Betrieb von thermionischen Wandlern ist es, einen möglichst geringen Wärmeübergang zur Anode zu haben und damit die Verluste herabzusetzen. Selbstverständlich ist es dabei notwendig, die Anode selbst auf irgendeine Weise zusätzlich zu kühlen und die dort auftretende Abfallwärme abzuführen.

Da die Kathodentemperatur möglichst hoch liegen soll, sind thermionische Wandler bereits mit der von Atomkernreaktoren erzeugten Wärme betrieben worden. Auf diese Weise ist es dann möglich, den Betrieb von Atomkernreaktoren wirtschaftlicher zu gestalten, nämlich dadurch, daß zusätzlich zu den normalen Turbinenkreisläufen, mit denen also die elektrische Energieerzeugung auf einem Umweg erfolgt, noch auf direktem Wege elektrische Energie erzeugt wird.

Ein thermionischer Energiewandler, insbesondere ein solcher, der für die Direktumwandlung der in Kernreaktoren entstehenden Wärme in Elektrizität verwendet werden soll, muß demnach verschiedene Bedingungen erfülllen: Er soll ähnlich wie ein Brennelement in einem Kernreaktor einsetzbar sein, und seine Kathode soll möglichst guten Wärmekontakt mit dem Spaltstoff des Kernreaktors oder einem besonderen Wärmeträger haben. Weiterhin muß von vornherein eine Reihenschaltung einzelner thermionischer Diodenstrecken vorgesehen sein. Da die Abstände zwischen Kathode und Anode normalerweise kleiner als 1 mm sind, ist es notwendig, diesen thermionischen Elementen eine große mechanische Stabilität zu geben und für eine einwandfreie Abstandhalterung zwischen Kathode und Anode zu sorgen. Dabei muß aber gleichzeitig die Gewähr gegeben sein, daß ζ. Β. über diese Abstandhalter nicht zuviel Wärme auf direktem Wege von der Thermionischer Wandler zur Verwendung
in Verbindung mit Leistungskernreaktoren

Anmelder:

Westinghouse Electric Corporation,
East Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. jur. G. Hoepffner, Rechtsanwalt,

8520 Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Als Erfinder benannt:

Alvin E. Fein, Baltimore, Md.;

George A. Kemeny, Export, Pa.;

Lee S. Richardson, Monroeville, Pa. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 8. November 1962
(236356)

Kathode zur Anode gelangt. Andererseits ist es aber auch notwendig, für einen guten elektrischen Kontakt, d.h. für eine gute Leitfähigkeit der Verbindungsbrücken der hintereinandergeschalteten thermionischen Dioden zu sorgen. Schließlich ist es in Anbetracht der zur Anwendung kommenden sehr hohen Temperaturen in einer Größenordnung von 1500 bis 2000° C noch erforderlich, dafür zu sorgen, daß die verwendeten Bauteile die Möglichkeit haben, sich auszudehnen, ohne dabei das Element z. B. zu verbiegen und damit eventuell Kurzschlüsse zu erzeugen. Es sind auch schon verschiedene solcher thermionisehen Wandler bekannt. So ist z. B. aus der deutschen Auslegeschrift 1130 873 eine Anordnung für die Hintereinanderschaltung einzelner längs einer Achse angeordneter Dioden bekannt, bei der jeweils die elektrisch miteinander zu verbindenden Kathoden und Anoden benachbarter Dioden durch ein mit Durchbrechungen versehenes Übergangsstück verbunden sind, so daß diese drei Bauelemente jeweils eine starre Baueinheit bilden. Auch aus der deutschen Auslegeschrift 1105 076 ist eine ähnliche Anordnung mit starren Baueinheiten von elektrisch miteinander verbundenen Kathoden und Anoden benachbarter Dioden bekannt; die weiterhin dort vorgesehenen Iso-

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lierstücke zwischen den einzelnen Anodenbauteilen Die F i g. 1 zeigt ein langgestrecktes thermionisches dienen gleichzeitig zur Zentrierung innerhalb eines Energieumwandlungselement, das in seinem Inneren Kühlkanals. Schließlich sei noch auf die französische ein Kathodenbauteil 12 enthält. Letzteres ist innerPatentschrift 1239 488 verwiesen, aus welcher eben- halb eines langgestreckten Anodenbauteils Ig gefalls eine Reihenschaltung einzelner thermionischer 5 lagert. Zur zentrischen Halterung des Kathodenbau-Dioden bekannt ist, die mit Kernbrennstoff beheizt teils innerhalb des Anodenbauteils 16 und damit zur sind. Die Kathoden und Anoden bilden dabei je für Gewährleistung eines gleichmäßigen Spaltes sind sich ein Bauteil und sind durch Zwischenstücke von- kleine metallische Kugeln 56 vorgesehen. Die Heieinander getrennt. Alles in allem sind aus dem Stand zung der Kathode erfolgt durch einen Kernbrennstoff der Technik nur in sich absolut starre thermionische io 14, der sich im Inneren der Kathode befindet.
Wandler bzw. Reihenschaltungen derselben bekannt- Das Kathodenbauteil 12 enthält eine Anzahl von geworden. Dies gilt auch für die aus der britischen röhrenförmigen getrennten Kathodenabschnitten 18, Patentschrift 876 318 bekannte Wandler-Diode, die die durch Isolierringe 20 voneinander getrennt sind, eine deformierbare, durch Teilchen eines isolierenden, In ähnlicher Weise besitzt das Anodenbauteil 16 hitzebeständigen Pulvers in geringem Abstand von i₅ eine Anzahl von röhrenförmigen Anodenabschnitten der Kathode gehaltene Anode besitzt, wobei jedoch 22, die ebenfalls durch ringförmige Isolierteile 24 die Diode in sich ebenfalls eine starre Einheit bildet. voneinander getrennt sind.

Für den Dauerbetrieb derartiger Einrichtungen sind Wie in den Fig. 1 bis 3 gezeigt ist, sind die jedoch wesentliche Verbesserungen notwendig, deren Kathoden- und Anodenbauteile 12 und 16 konzen-Schaffung das Ziel der vorliegenden Erfindung ist. ao trisch zueinander angeordnet, so daß ein ringförmiger Diese bezieht sich auf einen thermionischen Wandler Raum 26 zwischen ihnen gebildet wird. Wie bereits zur Verwendung in Verbindung mit Leistungskern- erwähnt, müssen die einzelnen Bauteile mechanisch reaktoren, bei dem mehrere aus jeweils zueinander sehr stabil sein, damit während des Betriebes keine konzentrisch angeordneten zylinderförmigen Katho- Berührung zwischen ihnen vorkommen kann. Zu den und Anoden bestehende Dioden längs einer 25 diesem Zweck besteht das Kathodenbauteil 12 aus Achse angeordnet und in Reihe geschaltet sind und einem vorzugsweise metallischen Tragrohr 28, das bei dem zwischen den Kathoden und Anoden den wiederum von einer Isolierschicht 30 umgeben ist. Elektrodenabstand bestimmende Zwischenstücke an- Das Tragrohr 28 muß für den Fall der Direkterwärgeordnet sind, wobei Kathodenzylinder und Anoden- mung durch den in seinem Inneren befindlichen zylinder benachbarter Dioden sich an ihren Enden 30 Kernbrennstoff aus einem Material bestehen, das nicht überlappen und zwischen ihren überlappenden Enden nur den sehr hohen Temperaturen zu widerstehen elektrisch leitend verbunden sind. Erfindungsgemäß vermag, sondern das auch einen möglichst niedrigen sind dabei alle Kathoden einerseits und alle Anoden Absorptionsquerschnitt für Neutronen besitzt. Ein andererseits über isolierende Glieder zu starren Bau- derartiges Material ist beispielsweise Niob oder einheiten verbunden, und es sind die den Elektroden- 35 Molybdän. An die Isolierschicht 30 wird die Fordeabstand bestimmenden Zwischenstücke elektrisch lei- rung gestellt, daß sie neben einer einwandfreien tend und jeweils zwischen den sich überlappenden elektrischen Isolation eine ausreichende Wärmeleit-Teilen der Kathode und der Anode benachbarter fähigkeit und ebenfalls eine entsprechende Beständig-Dioden so angeordnet und derart geformt, daß sie keit bei hohen Temperaturen besitzt. Als Material zugleich ein axiales und radiales Ausdehnungsspiel ₄₀ hierfür kommt beispielsweise Berylliumoxyd (BeO) der Kathoden- und der Anodenbaueinheit gegenein- oder Aluminiumoxyd (Al₂O₃) in Frage. Die gleichen ander ermöglichen und die elektrische Verbindung Forderungen gelten selbstverständlich auch für die jeder Kathode einer Diode mit der Anode der dar- Isolierringe 20 innerhalb der eigentlichen Kathodenauffolgenden Diode herstellen. schicht. Diese kann beispielsweise aus Wolfram, Tan-

Durch diese Konstruktion werden somit Wärme- 45 tal, Niob oder Rhenium bestehen und zusätzlich mit dehnungen der aus thermionischen Wandlern gebil- Caesium bedeckt sein. Selbstverständlich muß bei deten Baueinheiten nicht verhindert, so daß dadurch direkter Heizung durch einen Kernbrennstoff auch bedingte mechanische Spannungen, die unter Um- das Kathodenmaterial einen möglichst niedrigen Neuständen zu die Betriebssicherheit gefährdenden me- tronenabsorptionsquerschnitt haben,
chanischen Verformungen führen könnten, vermieden 50 In ähnlicher Weise ist das Anodenbauteil 16 aufwerden, gebaut, nur in umgekehrter Reihenfolge der einzelnen

Zum besseren Verständnis dieses Erfindungs- Schichten. Das äußere Hüllrohr 32 ist mit einer Isoprinzips sei dieses an einigen Beispielen an Hand der lierschicht 34 ausgekleidet, die wiederum die Anoden-Fig. 1 bis 4 näher erläutert. abschnitte22 von dem Hüllrohr 32 isoliert. Da die

Fig. 1 zeigt den Längsschnitt durch ein therm- 55 Anodenbetriebstemperatur immer noch etwa bei

ionisches Wandler-Brennelement, dessen innenlie- 700° C liegt, muß auch das Hüllrohr 32 aus einem

gende Kathode direkt von den in seinem Inneren hitzebeständigen Material bestehen, das außerdem

befindlichen Kernbrennstoff beheizt wird; noch mit dem Anodenkühlmittel chemisch verträglich

F i g. 2 stellt einen Querschnitt durch ein derartiges sein muß. Es können z. B. für diesen Zweck Niob,

Element entlang der LinieII-II von Fig. 1 dar; 60 Molybdän und rostfreier Stahl Verwendung finden.

F i g. 3 gibt einen vergrößerten Ausschnitt des- Da das thermionische Element evakuiert ist und

selben wieder, der die Hintereinanderschaltung der eventuell Caesiumdampf enthält, muß das Element

einzelnen Diodenstrecken näher zeigt; nach beiden Seiten dicht verschlossen werden. Zu

F i g. 4 zeigt ein anderes Beispiel eines therm- diesem Zweck sind die Endstopfen 36 und 38 vorionischen Elementes. Bei diesem ist der Innenraum 65 gesehen. Sie sind mit dem Hüllrohr durch bekannte der Kathode zugänglich und kann von einem Wärme- Mittel, wie z. B. durch Schweißen, vakuumdicht verträger, z. B. einem flüssigen Metall, durchströmt bunden. Jeder Endstopfen 36 und 38 hat einen nach werden. außen ragenden Stutzen 40, der zur Halterung des

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thermionischen Elementes ζ. B. in einer vertikalen der Zentrierwirkung und verhindern in diesem Span-Position verwendet werden kann. Diese Stutzen ent- nungszustand außerdem weitere Bewegungen des halten außerdem eine Bohrung 42 für den Durchtritt innenliegenden Kathodenbauteils 12.
eines Anodenstromanschlusses 44 bzw. eines Katho- In diesem Zusammenhang sei erwähnt, daß wenigdenstromanschlusses 46. Eine isolierende, beispiels- 5 stens drei Kugeln 56 auf einem Umfangskreis den weise keramische Zwischenschicht 48 und ein metal- Abstand zwischen den Elektroden und gleichzeitig lisches Hüllrohr 50 sorgen in abdichtendem Sinne für die elektrische Verbindung herstellen. Weitere Kugeln eine elektrische Isolierung der Anschlüsse 44 und 46 56 finden Verwendung zur Abführung des Stromes gegenüber den Endstopfen 36 und 38. Der Innen- vom letzten Abschnitt 64 des Kathodenbauteils zum raum des thermionischen Elementes ist außerdem io Abschnitt 66 des Anodenbauteils. Dieses ist mit einer durch eine Leitung 52, und eine Öffnung 54, die durch leitenden Scheibe 68 abgeschlossen, die die Verbinden Endstopfen 36 hindurchgeht, mit einer Quelle für dung zum Anschlußbolzen 46 herstellt.
Alkalidampf verbunden. In ähnlicher Weise wird auf der anderen Seite des

Das Kathodenbauteil 12 ist so innerhalb des Anoden- Kathodenbauteils der Ring 72 neben dem letzten bauteils 16 gelagert, daß sich die etwa gleich langen 15 Kathodenabschnitt 58 mit Hilfe von Kugeln 56 gegen Kathoden- bzw. Anodenabschnitte 18 bzw. 22 seitlich den Endabschnitt des Anodenbauteils 74 abgestützt, etwas überlappen. In diesem schmalen Uberlappungs- Dieser Endabschnitt steht in Verbindung mit einer bezirk befinden sich nun die Zwischenstücke für die Scheibe 76, an die wiederum der andere Anschluß-Zentrierung von Kathoden- und Anodenbauteil. Sie bolzen 44 angeschlossen ist. Diese Verbindungen bestehen aus elektrisch leitendem Material und be- 20 werden durch geeignete Mittel, wie z. B. durch wirken damit gleichzeitig die Hintereinanderschal- Schweißen oder durch Druckleitung, dauerhaft hertung der einzelnen thermionischen Dioden. Da der gestellt.

Wirkungsgrad einer derartigen thermionischen An- Das Kathodenbauteil selbst ist an beiden Enden Ordnung vom Wärmetransport zwischen dem Katho- durch die Scheiben 78 abgeschlossen. Dieser Verdenbauteil 12 und dem Anodenbauteil 16 abhängt, 35 schluß wird ebenfalls durch an sich bekannte Mittel ist es klar, daß die abstandhaltenden Kugeln 56 einen gasdicht ausgeführt, da sich im Inneren des Kathomöglichst geringen Querschnitt aufweisen müssen. denbauteils bei vorliegendem Beispiel Kernbrennstoff In vorliegendem Beispiel wurde für diese Teile die befindet. Dieses spaltbare Material kann z. B. aus Kugelgestalt gewählt, da sich der Kugeldurchmesser Urandioxydtabletten bestehen, die dem Innendurchin besonders einfacher Weise dem erforderlichen 30 messer des Tragrohres 28 des Kathodenbauteils 12 Abstand zwischen Anoden- und Kathodenbauteil an- angepaßt sind. Eine gute Passung ist wegen des notpassen läßt. Selbstverständlich könnte z. B. auch eine wendigen guten Wärmeübergangs zum Kathodenzylinderförmige Gestalt für diese abstandhaltenden bauteil unbedingt erforderlich. Unter spaltbarem Bauelemente gewählt werden, sie könnten aber z. B. Material wird dabei entweder selbstspaltbares oder auch mit dem einen Bauteil eine Einheit bilden. ₃₅ auch ein solches Material verstanden, das durch den

Für diese Teile wurde die Kugelgestalt jedoch auch Neutronenfluß in ein spaltbares Material umgewan-

aus einem anderen Grunde bevorzugt, weil es mit so delt wird.

geformten Teilen möglich ist, daß die infolge der Die Herstellung eines derartigen Elementes geht unterschiedlichen Temperatur ungleichen Längsdeh- dabei etwa nach folgenden Schritten vor sich:
nungen der verschiedenen Bauteile zu keinen Span- 40 Zunächst werden die Urandioxydtabletten gepreßt, nungen führen. Die Kugeln wirken also sozusagen derart, daß sie genau in das Tragrohr 28 eingesetzt als Kugellager. Da neben der Längsdehnung der ein- werden können. Nach Füllung diese Raumes werden zelnen Bauteile aber auch mit einer radialen Dehnung die Endscheiben 78 auf das Tragrohr 28 aufgesetzt gerechnet werden muß und die Radialdehnung des und mit diesem luftdicht verbunden. Hernach wird inneren Kathodenbauteils 12 naturgemäß größer sein 45 die Isolierschicht 30 auf das Tragrohr 28 aufgebracht, wird als die des äußeren kälteren Anodenbauteils 16, z. B. durch Aufsprühen, darüber kommt die Schicht so ist mit einem erheblichen Druck auf diese Kugeln aus Kathodenmaterial, die entweder auch aufge-56 während des Betriebes zu rechnen. Dieser Druck sprüht oder durch eine z. B. aus der Röhrentechnik kann unter Umständen eine kleine Abplattung der bekannte andere Weise aufgebracht wird. Sodann Kugeln 56 zur Folge haben, was mit einem Anstieg 50 kann die ganze Anordnung verdichtet werden, um der Wärmeleitfähigkeit derselben verbunden ist. Diese eine gute Verbindung unter den einzelnen Metall-Zunahme des Wärmetransportes zwischen Kathode lagen zu erhalten. Dies kann beispielsweise durch und Anode, die auf den Leistungsfaktor der ganzen Hämmern oder mit Hilfe von Ziehwerkzeugen erAnordnung einwirkt, bleibt jedoch innerhalb zuläs- folgen. Anschließend wird an den Grenzen der einsiger Grenzen. 55 zelnen Diodenstrecken das Kathodenmaterial auf sei-

Selbstverständlich müssen auch diese Kugeln 56 nem ganzen Umfang mit einer Nut versehen, die bis

aus einem Material gefertigt sein, das diesen Druck- auf die Isolierschicht 30 hinabreicht. Diese Nuten

und Temperaturbeanspruchungen gewachsen ist. werden sodann mit Isoliermaterial gefüllt, so daß

Als Beispiel für solche Materialien seien Molybdän, damit die vorgenannten Isolierringe 20 gebildet

Niob und Wolframkarbid genannt. Da der Wärme- 60 werden.

dehnungsausgleich der einzelnen Bauteile bereits In ähnlicher Weise wird das Anodenbauteil M auswährend der Aufheizspanne des Elementes, also noch gebildet. Zu diesem Zweck wird zunächst ein fester bevor extreme Druckverhältnisse auf die Kugeln ein- Stab oder ein dickwandiges Rohr aus Anodenmatewirken, vonstatten geht, gewährleisten die genannten rial entsprechend ausgebohrt. Auf der Außenseite Druckspannungen während des Betriebes nicht nur 65 dieses Anodenrohres wird dann ebenfalls eine Isoliereinen guten elektrischen Kontakt zwischen den ein- schicht 34 aufgebracht und auf diese wiederum ein zelnen hintereinandergeschalteten thermionischen Di- äußeres Hüllrohr 32 aufgezogen. Die Innenseite des öden, sondern sie bewirken außerdem eine Erhöhung Anodenrohres wird dann an den Grenzen der ein-

Claims (1)

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   zelnen Diodenstrecken ebenfalls mit Nuten versehen. Zum Ausgleich der Temperaturbewegungen ist das Diese Innennuten werden dann wie bei den Kathoden- Anodenbauteil 92 außerdem noch mit einem Wärmebauteilen mit die Isolierringe ergebendem Isolierstoff, dehnungsglied — in diesem Beispiel mit einem ringz. B. durch Aufsprühen gefüllt. Auch dieses Bauteil förmigen Faltenbalg 86 — versehen. Die Stromwird anschließend wieder z. B. durch Hämmern oder 5 anschlüsse bzw. Klemmen 88 und 90 sind seitlich Ziehen auf guten Wärmekontakt verfestigt. und gegenüber dem Hüllrohr isoliert herausgeführt.

   Vor dem Zusammenbau werden noch die Kugel- Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung sitze 62 auf dem Kathodenbauteil 12 angebracht und nicht auf die Beispiele nach F i g. 1 bis 4 beschränkt, die beiden Bauteile unter Einfügung der Kugeln in- vielmehr sind auch noch andere konstruktive Mögeinandergeschoben. Anschließend werden die Verbin- ίο lichkeiten unter Zuhilfenahme der kugelförmigen dungsscheiben 76 und 68 in das Anodenbauteil ein- Bauteile zur Verbindung und Lagerung von Kathogeschoben und mit diesem elektrisch leitend verbun- den- und Anodenbauteilen denkbar. Thermionische den. Diese Scheiben tragen bereits die Anschluß- Wandler nach Art des Beispiels in Fig. 1 sind bebolzen 44,46 für die Stromabnahme. Als letzter sonders geeignet als Brennelemente in einem Kern-Arbeitsgang werden sodann die Abschlußscheiben _i5 reaktor, dessen aktiver Kern also dann aus einer 36 und 38 über die Anschlußbolzen 44 und 46 unter großen Anzahl derartiger Einzelelemente besteht. Zwischenlage der Isolierschicht 48 geschoben und Diese sind dann ähnlich wie normale Brennelemente mit dem äußeren Hüllrohr 32 verbunden. an ihrer Außenseite vom Reaktorkühlmittel um-

   Nachstehende Tabellen zeigen eine Zusammen- flössen, dessen Wärme in üblicher Weise z.B. mit

   stellung der Material- und Bemessungsdaten eines _ao Hilfe von Dampfkraftanlagen weiter nutzbar gemacht

   derartigen Elementes sowie die Betriebsdaten eines _wj_rd. Thermionische Wandler nach Fig. 4 können

   gebauten Musters, das sich während des Betriebes beispielsweise in Verbindung mit homogenen Reak-

   sehr gut bewährt hat. toren verwendet werden. Die homogene Spaltstoff-

   λ/γ + · ι α tj_q cnm^^ot«, lösung fließt dann außerhalb des eigentlichen Reak-

   Material- und Bemessungsdaten ^ ^ ^ _{den Innenraum der Elen}f_ente. _{Ein weite}.

   Äußere Anodenumhüllung .. Molybdän rer Anwendungsfall für letztere Ausführungsform

   .,.,.. _{Λ1 o} wäre beispielsweise die Energieverwertung bei mit

   Anodemsolation Al₂O₃ flüssigem Metall gekühlten schnellen Reaktoren.

   Anode Molybdän Abschließend soll darauf hingewiesen werden, daß

   (10 cm² aktive Fläche) ₃o sich selbstverständlich die Geometrie zwischen Ka-

   Kathode Molybdän thoden- und Anodenbauteilen umkehren läßt, also

   (10 _cm2 aktive Fläche) ^z· ^- die Kathode nach außen und die Anode nach

   innen zu liegen kommt.
   Kathodenisolation Al₂O₃

   Innere Kathodenumhüllung.. Molybdän 35 Patentansprüche:

   _K j _N- , 1. Thermionischer Wandler zur Verwendung in

   ^{Ug n} (0,4 mm Durchmesser) Verbindung mit Leistungskernreaktoren, bei dem

   ^v ' mehrere aus jeweils zueinander konzentrisch anAnoden-Kathoden-Abstand 0,12 mm geordneten zylinderförmigen Kathoden und _B . . j 40 Anoden bestehende Dioden längs einer Achse an-Betnebsdaten geordnet und in Reihe geschaltet sind und bei Kathodentemperatur .. 1950° K dem zwischen den Kathoden und Anoden den Anodentenroeratur 785° K Elektrodenabstand bestimmende Zwischenstücke "' angeordnet sind, wobei Kathodenzylinder und Caesiumbadtemperatur 525° K ₄₅ Anodenzylinder benachbarter Dioden sich an Erzeugte Spannung ... 1,25 Volt Gleichspannung ihren Enden überlappen und zwischen ihren über-„ _ ..„ „ . läppenden Enden elektrisch leitend verbunden Erzeugter Strom. 13,3Ampere sind, dadurch gekennzeichnet, daß alle

   Erzeugte Leistung 10,6 Watt Kathoden (18) einerseits und alle Anoden (22)

   Wirkungsgrad annähernd 10»/« ⁵° andererseits über isolierende Glieder (20 bzw.

   24) zu starren Baueinheiten (12 bzw. la) ver-

   In Fig. 4 ist ein anderes thermionisches Energie- bunden sind, daß die den Elektrodenabstand Umwandlungselement 80 dargestellt, das gleichfalls bestimmenden Zwischenstücke (56) elektrisch nach den Prinzipien der vorliegenden Erfindung auf- leitend und jeweils zwischen den sich übergebaut ist. Es ist für den allgemeinen Gebrauch mit 55 läppenden Teilen der Kathode (18) und der verschiedenen Wärmequellen, also z. B. für den Anode (22) benachbarter Dioden so angeordnet Durchfluß eines flüssigen Metalls, geeignet. Dement- und derart geformt sind, daß sie zugleich ein sprechend ist der Innenraum des Kathodenbauteils axiales und radiales Ausdehnungsspiel der Kaoffen und als Durchflußkanal ausgebildet. Das Innen- thoden- (12) und der Anodenbaueinheit (16) rohr des Kathodenbauteils ist mit 82 bezeichnet. Auf ⁶° gegeneinander ermöglichen und die elektrische diesem sind in ähnlicher Weise wie bei dem Beispiel Verbindung jeder Kathode (18) einer Diode mit nach Fig. 1 bis 3 eine Isolierschicht sowie die Ka- der Anode (22) der darauffolgenden Diode herthodenschicht 96 aufgebracht. Über dieses Kathoden- stellen.

   bauteil 84 ist unter Zwischenlage der Kugeln 56 an 2. Thermionischer Wandler nach Anspruch 1,

   den bereits aus dem Beispiel in der Fig. 1 genannten 65 dadurch gekennzeichnet, daß als Zwischenstücke

   Stellen das Anodenbauteil 92 geschoben. Das Hüll- in pfannenförmigen Ausnehmungen (62) der

   rohr 21 desselben ist an beiden Enden gasdicht mit einen Baueinheit gelagerte Kugeln (56) vorge-

   dem Innenrohr 82 des Kathodenbauteils verbunden. sehen sind.

   3. Thermionischer Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Heizung der Kathoden (18) in an sich bekannter Weise in deren Innerem ein Wärmeübertragungskörper (28) vorgesehen ist.

   4. Thermionischer Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenbaueinheit (12) nach beiden Seiten frei innerhalb der Anodenbaueinheit (16) gelagert ist und daß die Anodenbaueinheit (16) an beiden Enden gasdicht abgeschlossen ist, wobei an diesen Enden axial angeordnete, gasdicht durchgeführte Stromanschlüsse (44, 46) vorgesehen sind.

   5. Thermionischer Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum der innerhalb der Anodenbaueinheit (92) angeordneten Kathodenbaueinheit (84) an beiden Enden nach außen offen ist und daß die Kathodenbaueinheit (§4) an beiden Enden gasdicht mit der ein Wärmedehnungsglied (M) aufweisenden Anoden- ao baueinheit (92) verbunden ist.

   6. Verfahren zur Herstellung einer Anodenbzw, einer Kathodenbaueinheit eines thermionischen Wandlers nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf ein Tragrohr (28, 32) eine isolierende Zwischenschicht (30, 32) und darauf eine Kathoden- bzw. Anodenschicht aufgebracht wird, diese Teile durch Hämmern oder Pressen in guten Wärmekontakt untereinander gebracht werden, daß dann die Kathoden- bzw. Anodenschicht durch Ausdrehungen bis zur Isolierstoffschicht (30, 32) in die einzelnen Diodenabschnitte unterteilt und diese Ausnehmungen sodann mit einem temperaturbeständigen Isolierstoff ausgefüllt werden.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Auslegeschriften Nr. 1105 076,
   1130873;

   britische Patentschriften Nr. 876 318, 897175;
   französische Patentschrift Nr. 1239 488.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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