DE1303786C2

DE1303786C2 - DEVICE FOR THE CONVERSION OF HEAT FROM NUCLEAR FISSION REACTIONS INTO ELECTRICAL ENERGY WITH THE AID OF A MHD GENERATOR

Info

Publication number: DE1303786C2
Application number: DE19611303786D
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl.-Phys. Dr. rer.nat. 2301 Wellsee Westphal
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1961-07-03
Filing date: 1961-07-05
Publication date: 1973-05-17
Also published as: CH421325A; DE1303786B

Description

Dem Hauptpatent liegt die Aufgabe zugrunde, einen MHD-Generator mit hohem Wirkungsgrad zu schaffen, der bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen mit einem Arbeitsmittel arbeitet, das, nachdem es in ihm Energie abgegeben hat, wieder in einen Reaktionsraum strömt, in dem es Energie aufnimmt, die es dann dem MHD-Generator wieder zuführt, und sofort im ständigen Wechsel zwischen Reaktionsraum und MHD-Generator. The main patent is based on the task of providing an MHD generator with a high degree of efficiency create who works at relatively low temperatures with a work medium that, after it has given up energy in it, flows back into a reaction space in which it absorbs energy, which it then feeds back to the MHD generator, and immediately alternating between the reaction chamber and the MHD generator.

Eine Lösung dieser Aufgabe besteht in einer Vorrichtung zur Umwandlung von Wärme aus nuklearen Spaltungsreaktionen in elektrische Energie mit Hilfe eines MHD-Generators mit zwei kommunizierenden Reaktionsräumein, in denen eine kontrollierte Kernspaltung stattfindet, einem strömungsfähigen, den Spaltstoff enthaltenden Arbeitsmittel, das in den Reaktionsräumen thermisch expandiert, und einem gekühlten, unterkritischen Bereich zwischen den Reaktionsräumen, in dem der MHD-Generator angeordnet ist, bei der der unterkritische Bereich einen geringeren Querschnitt aufweist als die Reaktionsräume, bei der als Arbeitsmittel eine bereits bei Raumtemperatur nahezu vollständig dissoziierte Spaltstofflösung mit einem Lösungsmittelmoderator dient, bei der in den Reaktionsräumen die Verdampfung des Arbeitsmittels erfolgt und der Dampf durch thermische Expansion das nicht verdampfte Arbeitsmittel bewegt und bei der im Inneren des unterkritischen Bereiches zwischen den Reaktionsräumen Kühlflächen angeordnet sind, die die zur Aufrechterhaltung eines periodischen Betriebs notwendige Menge des verdampften Arbeitsmittels kondensieren. Eine weitere Lösung dieser Aufgabe besteht in einer Vorrichtung zur Umwandlung von Wärme aus nuklearen Spaltungsreaktionen in elektrische EnergieOne solution to this problem is a device for converting heat from nuclear energy Splitting reactions into electrical energy with the help of an MHD generator with two communicating Reaction spaces in which a controlled nuclear fission takes place, a flowable, den Working medium containing fissile material, which thermally expands in the reaction chambers, and a cooled, subcritical area between the reaction chambers, in which the MHD generator is arranged is, in which the subcritical area has a smaller cross-section than the reaction chambers, in which one is already used as a working medium Almost completely dissociated fissile material solution at room temperature with a solvent moderator serves, in which the evaporation of the working medium takes place in the reaction chambers and the steam through thermal expansion moves the non-evaporated working fluid and when inside the subcritical Area between the reaction chambers are arranged cooling surfaces, which are used to maintain condense the amount of evaporated working fluid required for periodic operation. Another solution to this problem consists in a device for converting heat from nuclear fission reactions into electrical energy

ίο mit Hilfe eines MHD-Generators mit einem oc'er mehreren Reaktionsräumen, in denen eir.,. kontrollierte Kernspaltung stattfindet, einem strömungsfähigen, den Spaltstoff enthaltenden Arbeitsmittel, das in den Reaktionsräumen thermisch expandiert, und Kühlvorrichtungen zur Kühlung des außerhalb der Reaktio.-.sräume strömenden Arbeitsmittels, bei der das Arbeitsmittel in einem geschlossenen Kreislauf strömt, in dem eine oder mehrere Einheiten enthalten sind, die aus einer Hintereinanderschaltung eines Reaktionsraumes, einer Düse und eines MHD-Generators begehen, und bei der als Arbeitsmittel eine bereits bei Raumtemperatur nahezu vollständig dissoziierte Spaicstofflösung mit einem Lösungsmittelmoderator dient, das in den Reaktionsräumen verdampft. ίο with the help of an MHD generator with an oc'er several reaction rooms in which eir.,. controlled nuclear fission takes place, a fluid, the working medium containing fissile material, which thermally expands in the reaction spaces, and Cooling devices for cooling the working medium flowing outside the reaction spaces, in which the working fluid flows in a closed circuit in which one or more units are included are made up of a series connection of a reaction chamber, a nozzle and an MHD generator commit, and when working with a Almost completely dissociated spa solution at room temperature with a solvent moderator serves, which evaporates in the reaction chambers.

Bei einer in der Literatur beschriebenen Anordnung, bei der das Arbeitsmittel zwischen Reaktionsraum und MHD-Generator hin- und herströmt, soll als Arbeitsmittel ein ionisiertes Plasma verwendet werden. Dementsprechend treten in ihr Temperaturen zwischen 3000 bis 6000 K auf. Derartige Temperaturen sind aber bis jetzt allein von der Werkstoffseite her nicht zu beherschen. Abgesehen davon, bleibt der Wirkungsgrad einer solchen Anordnung gering, da die elektrische Leitfähigkeit eines ionisierten Plasmas in dem angegebenen Temperaturbereich zu gering ist. Mit geringeren Temperaturen soll eine andere beschriebene Anordnung arbeiten, die -ils Arbeitsmittel eine Flüssigkeit hoher Leitfähigkeit, wk etwa Quecksilber, oder ein leicht ionisierbares Gas oder einen Dampf verwendet. Hierbei ist eine besondere Einrichtung vorgesehen, in der die bei dem Atomkernzerfall gewonnene Energie auf das Arbeitsmittel übertragen wird. Der Vorteil einer Flüssigkeit mit höherer Leitfähigkeit geht dabei jedoch in dem Augenblick verloren, in dem die in der Flüssigkeit gespeicherte Druckenergie mittels einer in dieser Anordnung enthaltenen Düse in kinetische Strömungsenergie umgesetzt wird. Vm zu ausreichend großen Geschwindigkeiten zu kommen, ist ein hoher Druck erforderlich. Die Entspannung dieses Druckes bei den auftretenden Temperaturen bewirkt aber ein Verdampfen der Flüssigkeit und damit den Verlust der hohen elektrischen Leitfähigkeit. Ein weiterer Nachteil diesemAn-Ordnung besteht darin, daß die Strömungsrestenergie des Arbeitsmittels nicht verwendet werden kann, um in einem kontinuierlichen Vorgang das Arbeitsmittel wieder Energie aufnehmen zu lassen und dem MHD-Generator erneut zuzuführen, sondern nur in normalen Turbogeneratoren oder durch potentielle Speicherung ausgenutzt wird. Auch diese Anordnung bringt daher nicht die angestrebte Verbesserung des Wirkungsgrades. Bei ihr gehören Spaltstoff und Flüssigkeit bzw. Dampf oder Gas verschiedenen Arbeitskreisen an<; der Spaltstoff dem Arbeitskreis im Kernreaktor, Flüssigkeit bzw. Dampf oder Gas dem Arbeitskreis MHD-Generator.
Bei der Vorrichtung nach dem Hauptpatent wirdIn an arrangement described in the literature in which the working medium flows back and forth between the reaction chamber and the MHD generator, an ionized plasma is to be used as the working medium. Accordingly, temperatures between 3000 and 6000 K occur in it. Up to now, however, such temperatures cannot be controlled solely from the material side. Apart from that, the efficiency of such an arrangement remains low, since the electrical conductivity of an ionized plasma is too low in the specified temperature range. Another arrangement described is intended to work at lower temperatures, the working medium using a liquid of high conductivity, such as mercury, or an easily ionizable gas or steam. In this case, a special device is provided in which the energy obtained from the atomic nucleus decay is transferred to the working medium. The advantage of a liquid with higher conductivity is lost at the moment when the pressure energy stored in the liquid is converted into kinetic flow energy by means of a nozzle contained in this arrangement. High pressure is required in order to achieve sufficiently high speeds. The relaxation of this pressure at the temperatures that occur causes the liquid to evaporate and thus the loss of the high electrical conductivity. Another disadvantage of this arrangement is that the residual flow energy of the working medium cannot be used to allow the working medium to absorb energy again in a continuous process and to feed it back to the MHD generator, but is only used in normal turbo-generators or by potential storage . This arrangement therefore also does not bring about the desired improvement in efficiency. With her, fissile material and liquid or steam or gas belong to different working groups <; the fissile material to the working group in the nuclear reactor, liquid or steam or gas to the working group MHD generator.
In the device according to the main patent

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nun davon ausgegangen, daß ein chemisch reaktionsfähiger StofT als Arbeitsmittel den eigentlichen Spaltvorgang nicht beeinflussen kann, so^datf es möglich ist, den SpaltstoiT mit einem solchen Arbeitsmittel homogen zu vermischen, also den SpaltstofT. beispiels- j weise als Oxyd, Sulfat od. ä., im Arbeitsmittel zu liisen. Dadurch wird einerseits die Spaltwärme unmittelbar an das Arbeitsmittel übertrauen, andererseits sind in der Lösung bereits bei Raumtemperatur elektrische Ladungen, z. B. in Form von Spaltstofiionen, ic vorhanden. Da sich wegen der großen Energietönung einer Spaltun ■ :aktion die Zusammensetzung einer solchen Lösung aus Spalts'ofT und Arbeitsmittel bekanntlich erst nach längerem Abbrand merklich lindert, ist es möglich, über die in der Lösung bereits bei Raumtemperatur vorhandenen elektrischen Ladungen elektrische Aibeit zu verrichten, wenn die L :.sung durch ein magnetisches Feld senkrecht zur Bewegungsrichtung geführt wird.now assumed that a chemically reactive Substance as a working medium cannot influence the actual splitting process, so it is possible is to mix the fissile material homogeneously with such a working medium, i.e. the fissile material. for example j wisely as oxide, sulfate or the like, to dissolve in the work medium. As a result, on the one hand, the heat of the gap is immediate trust in the work equipment, on the other hand there are electrical in the solution already at room temperature Charges, e.g. B. in the form of cleavage ions, ic present. Since the composition of a such a solution from Spalts'ofT and work equipment is known noticeably relieves it only after a long burn-off, it is possible to have it already in the solution electrical charges present at room temperature to perform electrical work if the L: .sung is guided by a magnetic field perpendicular to the direction of movement.

Da einerseits auf Wärmekraftmaschine und Cuncratnr. andererseits auf die sonst erforderliche hohe T -mperatur verzichtet wird, die notwendig \·Λ. um elektrische Ladungen durch die Ionisation eines Gases oder Ausdampfen \on Llekiionen im Arbeitsmittel /•.1 gewinnen. läßt sich die untere Temperaturgrenze ;Ls Kreisprozesses bis auf Raumtemperatur senken.Since on the one hand on the heat engine and Cuncratnr. on the other hand, the otherwise required high T temperature is dispensed with, which is necessary \ · Λ. to gain electrical charges through the ionization of a gas or evaporation of Llekiionen in the working medium /•.1. the lower temperature limit; Ls cycle process can be reduced to room temperature.

Die zeitliche Folge der Spultuiigsvoreänue und da-Π'-t die Spahiingsleistimg im Spaltstoff kann — räuml:.h lokalisiert -- variiert werden, wi daß es mönlich τ die Lösung aus SpalWotf und Arbeitsmittel so 3- «•viigrenzen. daß Spaltwärme in der Lösung r;ium-Ίι-h und zeitlich begrenzt frei wird. Hierdurch wird L leicht, daß durch den entstehenden Druck bei entsprechender Kühlung der Lösung z. B. eine perimlis, he Bewegung aufgezwungen wird und somit über die mitgeführten Ladungen unter dem F.intluß des magnetischen Feldes elektrische Arbeil geleistet wird.The chronological sequence of the Spultuiigsvoreänue and da-Π'-t the Spahiingsleistimg in the fissile material can - spatial: .h localized - be varied as it is possible τ the solution from SpalWotf and work equipment so 3- «• viigrenzen. that heat of the gap in the solution r; ium-Ίι-h and is temporarily free. As a result, L becomes easy that by the resulting pressure with appropriate Cooling the solution z. B. a perimlis, he movement is imposed and thus over the entrained charges under the influence of the magnetic field electrical work is done.

Die Fig. 1 b,s 4 zeigen zwei Ausführungsbeispiele der Vorrichtung nach dem Hauptpatent. Bei der Ausführung nach Fig. I und 2 wird ein zylindeiföi irriges Gefäß, dessen beide F.nden so im Querschnitt erweitert sind, daß eine flüssige SpaltstolTlösung im Bereich /wischen den beiden Finden unterkritisch, im Bereich der beiden Enden dagegen überkritisch ist. mit einer SpaltstotTlösung teilweise gefüllt. Die kritische Größe der beiden Bereiche R₁ und R., kann durch Absorber Si für thermische Neuronen in Grenzen geändert werden. Die SpaltstofTlösung besteht dabei aus dem SpaltstofT und einem Lösungsmittel, das gleichzeitig die Funktion des thermodynamischen Arbeitsmittels ausübt, d. h. verdampfbar ist. In dieser Spaltstofflösung sind bereits bei Raumtemperatur elektrische Ladungen in Form von Ionen vorhanden. Diese Lösung aus SpaltstofT und Arbeitsmittel — wobei das Arbeitsmittel auch gleichzeitig Moderptor für die Neutronen sein kann — wird nunmehr zum Starten des Umwandlungsprozesses derart aus ihrer Ruhelage ausgelenkt, daß die Lösung einen der beiden Bereiche an den Enden des Gefäßes, z. B. R₁,, ausfüllt.FIGS. 1 b, s 4 show two exemplary embodiments of the device according to the main patent. In the embodiment according to FIGS. 1 and 2, a cylindrically shaped vessel is used, the two ends of which are so widened in cross-section that a liquid gap solution is subcritical in the area between the two ends and supercritical in the area of the two ends. partially filled with a gap solution. The critical size of the two areas R ₁ and R. can be changed within limits by the absorber Si for thermal neurons. The fissile material solution consists of the fissile material and a solvent, which at the same time performs the function of the thermodynamic working medium, ie can be evaporated. In this fissile solution, electrical charges in the form of ions are already present at room temperature. This solution of fissile material and working equipment - the working equipment can also be a moderator for the neutrons at the same time - is now deflected to start the conversion process from its rest position in such a way that the solution is one of the two areas at the ends of the vessel, e.g. B. R ₁ ,, fills out.

Durch die in diesem Bereich hochlaufende Kettenreaktion geht die zunächst flüssige Lösung dort in den flüssig-gasförmigen und dann in den gasförmigen Zustand über. Durch den entstehenden Druck wird der Anteil der Lösung, dei sich im unterkritischen Bereich befindet und daher noch flüssig ist, in den gegenüberliegenden Bereich R., bewegt. Dort wiederholv sich der gleiche Vorgang wie in R₁: Ein Teil der Lösung wird überkritisch und verdampft. Der Rest der Lösung, der im unterkritischen Bereich flüssig bleibt, führt eine periodische Bewegung um eine Ruhelage aus. Wird nunmehr ein magnetisches Feld B senkrecht zur Bewegungsrichtung der Lösung im unterkritischen Bereich eingeschaltet, so geben die in der Lösung mitgeführten Ladungsträger über die als Elektroden E ausgeführte Begrenzung elektrische Energie an einen Verbraueher ab.As a result of the chain reaction running up in this area, the initially liquid solution changes there into the liquid-gaseous and then into the gaseous state. The resulting pressure moves the portion of the solution that is in the subcritical area and is therefore still liquid into the opposite area R. The same process is repeated there as in R ₁ : Part of the solution becomes supercritical and evaporates. The rest of the solution, which remains liquid in the subcritical area, performs a periodic movement around a position of rest. If a magnetic field B is now switched on perpendicular to the direction of movement of the solution in the subcritical area, the charge carriers carried along in the solution emit electrical energy to a consumer via the limitation designed as electrodes E.

Damit diese Energieumwandlung über einen Kreisprozeß, d. h. tatsächlich periodisch, verläuft, miiß ein Teil der zugeführten Wärme an ein Kühlmittel K abgegeben werden, andernfalls würde sich die gesamte Losung hochheizen und der ihermodynamische Prozeß nicht geschlossen sein. Zu diesem Zweck werden. wie aus Fig. 2 ersichtlich ist. die eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach Fig. I zeigt, die Elektroden E durch das Kühlmittel K gekühlt; die im Verlauf des Kreisprozesses abzuführende Wärme wird durch die flüssige Lösung an die Elektrode E und damit an das Kühlmittel K übertragen.In order for this energy conversion to take place via a cycle, ie actually periodically, part of the heat supplied must be given off to a coolant K , otherwise the entire solution would heat up and the thermodynamic process would not be closed. Be for this purpose. as can be seen from FIG. which shows a plan view of the device according to FIG. I, the electrodes E being cooled by the coolant K; the heat to be dissipated in the course of the cycle is transferred to the electrode E and thus to the coolant K through the liquid solution.

Bei der Ausführung nach Fig. 3 füllt die dissoziierte Spaltstofflösung ein ringförmiges Gefäß teilweise aus. dessen Querschnitt in der Hauptsache so bemesse : ist. daß die SpaltstofTlösung auch im flüssigen Zustand unterkritisch ist. In diesen Ring sind ein oder mehr Bereiche eingeschaltet, in denen ein Teil der Losung jeweils zu einer Kammer A und einer anschließenden Düse DU geführt ist. Der Querschnitt der Kammer Λ ist dabei so gewählt, daß die flüssige Liisung im Bereich der Kammer überkritisch ist; die kritische Größe der Kammer kann durch Absorber St in Grenzen variiert werden. Kammer und Dii^e sind mit einem Moderator Λ/ als Reflektor umgeben. I'm den l'mwandlungsprozeli zu starten, wird die Lösung im Ring zum Rotieren gebracht, und zwar so, daß die Liisung nunmehr die Kammer .1 vollständig lusfüllt. Damit ist erreicht, daß die Kettenreaktion im Bereich der Kammer A anläuft. Die Spaltleistung erreicht ihr Maximum, wenn die Lösung die Düse passiert. Die Lösung verdampft im Gebiet hinter der engsten Stelle der Düse. Durch den entstehenden Schub wird der Anteil der Lösung im Ring, der noch flüssig ist, zum weiteren Rotieren gezwungen. Die Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch die Vorrichtung nach F i g. 3. Das ringförmige Gefäß liegt zwischen den Polen eines Elektromagneten, dessen Eisenweg mit / und dessen Erregerwicklung mit W bezeichnet ist. Das Magnetfeld B, von dem nur eine Kraftlinie gezeichnet ist, steht senkrecht auf der Bewegungsrichtung des sirömenden Mediums. Wird an die Elektroden E ein Verbraucher angeschlossen, so fließt über ihn ein elektrischer Strom, den die elektrischen Ladungsträger in dem strömenden Medium hervorrufen.In the embodiment according to FIG. 3, the dissociated fissile substance solution partially fills an annular vessel. whose cross-section is mainly measured as follows: is. that the fissile material solution is also subcritical in the liquid state. One or more areas are switched on in this ring, in which part of the solution is led to a chamber A and an adjoining nozzle DU . The cross section of the chamber Λ is chosen so that the liquid solution in the area of the chamber is supercritical; the critical size of the chamber can be varied within limits by the absorber St. Chamber and dii ^ e are surrounded by a moderator Λ / as a reflector. To start the conversion process, the solution is made to rotate in the ring, in such a way that the solution now completely fills chamber .1. This ensures that the chain reaction starts in the area of chamber A. The splitting capacity reaches its maximum when the solution passes the nozzle. The solution evaporates in the area behind the narrowest point of the nozzle. The resulting thrust forces the portion of the solution in the ring that is still liquid to continue rotating. FIG. 4 shows a section through the device according to FIG. 3. The ring-shaped vessel lies between the poles of an electromagnet, the iron path of which is marked with / and the excitation winding of which is marked W. The magnetic field B, of which only one line of force is drawn, is perpendicular to the direction of movement of the flowing medium. If a consumer is connected to the electrodes E , an electric current flows through it, which the electric charge carriers cause in the flowing medium.

Um einen stationären Zustand und damit eine periodische Umwandlung von Wärme in Arbeit üu erreichen, vsird die im Verlauf des Kreisprozesses abzuführende Wärme durch die Elektroden E an ein Kühlmittel K übertragen. Diese Kühlung bewirkt zugleich, daß der MHD-Generator von einer Flüssigkeit durchströmt wird, so daß deren hohe elektrische Leitfähigkeit auch tatsächlich ausgenutzt werden kann.In order to achieve a steady state and thus a periodic conversion of heat into work, the heat to be dissipated in the course of the cycle is transferred to a coolant K through the electrodes E. This cooling also causes the MHD generator to have a liquid flowing through it, so that its high electrical conductivity can actually be used.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung nach dem Hauptpatent den Wirkungsgrad weiter zu verbessern. Dieses läßt sich bei einer Vorrichtung zur Umwandlung von Wärme aus nuklearen Spaltungsreaktionen in elektrische Energie mit Hilfe eines MHD-Generators mit einem oder mehreren Reaktionsräumen, in denen eine kontrol-The invention is now based on the object of the efficiency of a device according to the main patent to improve further. This can be omitted in a device for converting heat nuclear fission reactions in electrical energy with the help of an MHD generator with an or several reaction rooms in which a control

liertc Kernspaltung stattfindet, einem strömungsfähigen, den SpaltstofT enthaltenden Arbeitsmittel, das in den Reaktionsräumen verdampft und durch die thermische Expansion das nicht verdampfte Arbeitsmittel bewegt, und Kühlvorrichtungen zur Kühlung des S außerhalb der Reaktionsräume im unterkritischen Bereich, der einen geringeren Querschnitt hat als die Reaktionsräumc, strömenden Arbeitsmittels, bei der das Arbeitsmittel entweder in einem geschlossenen Kreislauf strömt, in dem eine oder mehrere Einheiten enthalten sind, die aus der Hintereinanderschaltung eines Reaktionsraumes, einer Düse und eines im unterkritischen Bereich angeordneten MHD-Generators bestehen, oder das Arbeitsmittel zwischen zwei kommunizierenden Reaktionsräumen periodisch hin- und herflicßt, zwischen denen der MHD-Generator im unterkritischen Bereich angeordnet ist, dadurch erreichen, daß als Arbeitsmittel an Stelle einer bei Raumtemperatur nahezu vollständig dissoziierten Spaltstofflösung mit einem Lösungsmittelmoderator ao eine Schmelze aus dem SpaltstofT und einem Metall zur Verwendung kommt, die bereits bei niederen Temperaturen eine für die Umwandlung erforderliche hohe elektrische Leitfähigkeit aufweist.liertc nuclear fission takes place, a fluid, the working medium containing the fissile material, which evaporates in the reaction chambers and through the thermal Expansion moves the non-evaporated working fluid, and cooling devices to cool the S outside the reaction spaces in the subcritical area, which has a smaller cross-section than that Reaction space, flowing working medium, in which the working medium is either in a closed Circuit flows in which one or more units are contained, which are from the series connection a reaction chamber, a nozzle and an MHD generator arranged in the subcritical area exist, or the work equipment between two communicating reaction spaces periodically and hereof, between which the MHD generator is arranged in the subcritical area, thereby achieve that as a working medium in place of one almost completely dissociated at room temperature Fissile material solution with a solvent moderator ao a melt of the fissile material and a metal is used, which is necessary for the conversion even at low temperatures has high electrical conductivity.

Als Schmelzen von Metallen, die diese Bedingung erfüllen, sind aus der Literatur (vgl. Gurinsky und Dienes, Nuclear Fuels, 1956,—The geneva series on the peaceful uses of atomic energy —, Seiten 253 bis 257, 314 bis 317) beispielsweise bekannt Wismut und Natrium. Gleichfalls aus derLiteratur a.a.O. als Spaltstoff ist z. B. Uran bekannt. Wird nach dieser Literaturstelle das Uran der Schmelze in wenigen Gewichts Prozenten, also in sehr wenigen Molprozenten, bei gemischt, so wird dadurch, wie dem Fachmann geläu fig ist, die elektrische Leitfähigkeit des Wismuts ode des Alkalimetals fast überhaupt nicht beeinfluß! Diese Leitfähigkeit ist metallischen Charakters; sii beträgt rund 10 bis 30% der Leitfähigkeit von Kup fer. Sie ist relativ unabhängig von der Temperatu und wesentlich höher als die Leitfähigkeit eines Pias mas, das bisher als Arbeitsmedium fürMHD-Systemi vorgesehen wurde. Verglichen zu einem Plasma is die Leitfähigkeit des Wismuts um rund den Fakto iO" größer, wobei das Plasma schon mindestens eini Temperatur von 2000 K haben müßte. Bei der Ver Wendung von Metallschmelzen kann man bei vie geringeren Temperaturen arbeiten und erreicht trotz dem eine um den Faktor 10ⁿ größere Leitfähigkei Die Verbesserung des Wirkungsgrades wird dadurch erreicht, daß gegenüber der Vorrichtung nach den Hauptpatent ein Arbeitsmittel mit metallischer Leitfähigkeit statt mit Ionenleitfähigkeil verwendet wird Während bei einer dissoziierten Spaltstofflösung al: Ladungsträger Ionen dienen, deren Beweglichkeil durch ihre Masse begrenzt ist, sind bei einer Metallschmelze die Ladungsträger Elektronen, die infolg£ ihrer wesentlich kleineren Masse eine höhere Beweglichkeit haben. Dieser Austausch des Arbeitsmittels, der allein Gegenstand dieser Erfindung ist, ermöglichl den Bau von MHD-Generatoren mit wesentlich verbessertem Wirkungsgrad. Auch hierbei kann das Metall als Moderator für die Spaltncutronen wirken.For example, melts of metals that meet this condition are known from the literature (cf. Gurinsky and Dienes, Nuclear Fuels, 1956, —The geneva series on the peaceful uses of atomic energy -, pages 253 to 257, 314 to 317) Bismuth and sodium. Also from the literature loc. Cit. As fissile material is e.g. B. uranium known. If, according to this reference, the uranium of the melt is mixed in a few percent by weight, i.e. in very few mol percent, then, as the person skilled in the art is well aware, the electrical conductivity of the bismuth or the alkali metal is almost completely unaffected! This conductivity is of a metallic character; sii is around 10 to 30% of the conductivity of copper. It is relatively independent of the temperature and significantly higher than the conductivity of a pias mas, which was previously intended as a working medium for MHD systems. Compared to a plasma, the conductivity of bismuth is around the factor iO "greater, whereby the plasma should already have at least one temperature of 2000 K. When using molten metal, one can work at much lower temperatures and still achieve one around the A factor of 10 ⁿ greater conductivity. The improvement in efficiency is achieved by using a tool with metallic conductivity instead of an ion conductivity wedge compared to the device according to the main patent in a metal melt the charge carriers electrons, which have a higher mobility due to their much smaller mass. This exchange of the working medium, which is the sole object of this invention, enables the construction of MHD generators with significantly improved efficiency. Here, too, the metal can act as a moderator act for the split crowns.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Device for converting heat from nuclear fission reactions into electrical heat Energy with the help of an MHD generator with one or more reaction rooms in which a controlled nuclear fission takes place, a fluid containing fissile material Working fluid that evaporates in the reaction chambers and due to the thermal expansion that not evaporated working fluid moves, and cooling devices for cooling the outside of the Reaction spaces in the subcritical area, which has a smaller cross-section than the reaction spaces, sirömenden work equipment, in which the work equipment is either in a closed Circuit flows in which one or more units are contained, which are from the series connection a reaction chamber, a nozzle and one arranged in the subcritical area MHD Genjrators exist, or that Work equipment between two communicating Reaction spaces flow back and forth periodically, between which the MHD generator in the subcritical Area is arranged according to patent 1298 652, characterized in that that as a working medium instead of a fissile substance solution that is almost completely dissociated at room temperature a melt from the fissile material and a Metal is used, which is already used for the winding at low temperatures has required high electrical conductivity.

2. Device according to claim ι, characterized in that the metal as a moderator for the fission neutrons acts.