DE1613117A1 - Anordnung zur unmittelbaren Erzeugung mechanischer Leistung aus Atomenergie - Google Patents

Description

Anordnung zur unmittelbaren Erzeugung;· mechanischer Leistung aus Atomenergie

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur unmittelbaren Beschleunigung und Verdichtung eines gasförmigen Arbeitsmittels durch Zuführung einer elektr. Gleichstromleistung, die aufgrund der ionisierenden Eigenschaft von Kernstrahlung (a-, B- und γ-Strahlung) innerhalb von Fislons- oder Fusionsreaktoren (Kernspaltungs— und Kernverschmelzungsreaktoren) erzeugt und berei-tgestellt wird.

Anstelle der bisher üblichen Gasverdichtung mit Maschinenverdichtern, z. B. mit Hoch- und Niederdruckkompressoren, findet, gemäß der Erfindung, eine elektrodynamische Gasverdichtung statt, dia in Reaktoren mit Gaskühlung und Gasturbineneinsatz vorteilhaft erscheint» '

Man spart hierbei die bisher verwendeten Hoch--und Niederdruckverdichter sowie ihre entsprechenden Vor— und Zwischenkühier ein. Gleichzeitig entfallen die Wärmeverluste, die "bei Verwendung von Zwischenkühlerxv bisheriger Anlagen notwendig waren. Man erreicht somit aucn einen entsprechend höheren Gesanitwirkungsgrad der Anlage, da Maschinenverdichter im allgemeinen einen schlechten Wirkungsgrad aufweisen und die Verdichtungswärme beim neuen Verdichtungsprinzip nicht ohne Zurückgewinnung der thermischen Energie nach außen abgeführt werden muß» ■ . .

Die elektrische Energie, die zur Beschleunigung des Arbeits- bzw* Kühlgases für· diesen sog. "Ionisationsbeschleuniger¹' erforderlich ist, wird entweder von außen über eineFremdstromquelle bezogen oder zweckmäßiger— weise über den eigenen Reaktor der Anlage, indem durch Ladungstrennung die lonisiertingsenergie unmittelbar in elektr. Potential umgesetzt wird, oder von den elektr. Generatoren der gleichen Anlage unmittelbar zur Verfügung gestellt wird«

Die durch Kernstrahlung gewonnene eleletr» Energie_f die infolge Ionisation und Ladungif'fcrenmmg erzeugt wird und ca« 15 fo der gesaraten im Reaktor er-Keug-ön Spaltungsenergie ausmacht, wird zur Beschleunigung des Arbeitsga:se uKorvveniiet.- Der restliche Energie an teil von efcv/a85 $ tritt in Forin von V/Urme auf urtt! wird in i!nickgespann.teij Arboitsgasi uing,eset7»t.

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Anteil wird von den im Reaktor zurückgehaltenen Spaltprodukten erzeugt. In einem Staustrahltriebwerk wird dieser Energieanteil zusätzlich zur Beschleunigung des Arbeitsgases mit verwendet. Das Gehäuse des Stau- . Strahltriebwerkes nimmt hierbei gleichzeitig den lonisationsbesehleuniger auf.

Das auf diese Weise elektrodynamisch und thermodynamisch in kinetische Energie umgesetzte Arbeitsgas wird über entsprechende Gasturbinen, die etwa der Ausführungsform von geschlossenen Luftturbinen entsprechen, in Generatoren in elektr. Leistung oder direkt in nechanische Arbeitsleistung umgesetzt, z. B. durch unmittelbaren Antrieb einer Schiffsschraube.

Die Arbeitswelle der Anlage ist hierbei über eine Magnetkupplung mit der Turbine verbunden. Der magnetische Kraftschluß findet dabei über einen gasdichten, dünnwandigen Zylindermantel statt. Die Turbine ist gasgelagert. Durch diese beiden Maßnahmen sind Leckverluste an Arbeitsgas ausgeschlossen. Außerdem entfallen die hohen Reibungsverluste, die bei Gasturbinen mit Wellendurchführungen bisheriger Anlagen vorhanden sind.

Durch die vorgeschlagene magnetische Kopplung von Turbine und Arbeite— welle spart man nicht nur die hohen Reibungsverluste ein, die bei Anlagen mit Wellendurchführungen vorhanden sind, sondern vermeidet mit Sicherheit den Austritt radioaktiver Gase in die Atmosphäre, ein Faktor, der nicht zu unterschätzen ist.

Da der Wirkungsgrad des Ionisationsbeschleunigers im wesentlichen von der elektr. Leitfähigkeit bzw. vom lonisationsgrad und Querschnitt des ,Arbeitsgases im Reaktor abhängig ist und diese Faktoren im Reaktor günstig sind, erreicht man einen von der Höhe der Gastemperatur nahezu unabhängigen und hohen Wirkungsgrad. Dieses Gasantriebssystem- kann daher bei allen bisher üblichen Temperaturniveaus eingesetzt werden, die bei Reaktoren mit Gaskühlung vorhanden sind.

Das neuartige Gasantriebssystem läßt sich bei Hochtemperaturreaktoren besonders vorteilhaft einsetzen, da infolge hoher Gasgeschwindigkeit, die man mit ihm erreicht, gleichzeitig eine hohe Kühlwirkung und somit eine hohe Leistungsdichte - auch bei niedrigem Arbeitsdruck - bewirkt wird. Dadurch spart man auch die kostspieligen Druckr&bre ein,.die bei Reaktoren mit hohen Betriebsdrücken installiert werden müssen.

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Auch in "gasgekühlten¹¹ schnellen Brutreaktoren läßt sich das neue Gasbeschleunigungsprinzip anwenden, wenn man die Gaskühlung so ausführt, daß das leichte Kühlgas (He oder CO₀) keinen Einfluß auf die Abbremsung schneller Neutronen halten kann. Zu diesem Zweck fuhrt man das leichte Kühlgas außerhalb am Neutronenreflektor vorbei. Die Übertragung der War- ._· me aus der Spaltzone auf den Reflektor geschieht mit Hilfe sog. heat pipes (= Wäraetransporterii) , .

Mit dem vorgeschlagenen gasgekühlten schnellen Brüter vermeidet man die bisherigen "technologischen Schwierigkeiten, die an natriumgekühlten schnellen Brütern auftreten.

Natriumgekjihlte schnelle Brutreaktoren haben eine hohe Wärme stromdichte und beanspruchen eine aufwendige Notkühlanlage. Ebenso benötigen diese zwei Wärmeaustauscher» da, das Natrium unter dem Einfluß von Kernstrahlung sehr stark aktiviert wird.

Bei Verwendung der vorgeschlagenen Gaskühlung entfallen diese Nachteile.

Verwendet man z. B. einen schnellen Brüter mit dem bekannten Uran-Plutonium—Zyklus , dann lassen sich die Brennstoffvorräte an Spaltbarem Material auf das ca. 50-fache steigern. Besonders¹ beim Bau größerer Einheiten laßt sich die Brutgeschwindigkeit stark heraufsetzen und somit die sog. Verdoppelungszeit für die Erzeugung von neuem Spaltstoff stark herabsetzen. Mit dem Uran-Plutonium-Zyklus erreicht man die höchste mittlere Neutronenrate von 2,9 schnellen Neutronen pro Spaltung,

Dieser Reaktortyp in Verbindung mit der vorgeschlagenen Gaskühlung und dem neuartigen Gasantriebssystem dürfte sehr wirtschaftlich arbeiten und somit für eine Entwicklung besonders geeignet sein.

Anhand mehrerer Ausführungsbeispiele der Abbildungen 1-5 ist gezeigt, wie das neuartige Gasantriebssystem in Kernspaltungsreaktoren zum Einsatz kommt. Aus den Darstellungen der Abbildungen 6.1-6„15 ist die Wirkungsweise näher ersichtlich=

Wie eingangs erwähnt, kann dieses Gasantriebssystem auch in neuartigen Fusionsreaktoren angewendet .werden," die mit Laserlicht und dosierbarer

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Energiezuführung arbeiten. Hierzu zeigen die Alibi !düngen 7.1-7.16 die Grundlagen und Abbildung 8.1 ein Ausführungsbeispiel.

Die bisher bekannten Verfahren, eine thermonukleare Fusion mit den

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Wasserstoff! sotopen - DI) _t TD; D = Deuterium (H ) , T = Tritium (H ) einzuleiten bzw. die benötigte Fusionsschwelle (lO - 10 Kelvin) zu erreichen und für die Dauer der benötigten Reaktionszeit aufrechtzuerhalten, ist mit keinem der bisherigen Verfahren gelungen '. Selbst wenn sie nach einem der vorgeschlagenen Verfahren gelänge, wäre sie nicht steuerbar , da es keine Regelung gibt, die eine einmal eingeleitete Fusion zu drosseln imstande wäre. Die bisherigen Methoden, eine Kernfusion einzuleiten, würden entweder unkontrolliert ablaufen, d. h. zur H-Bombe werden, oder die lokalen Fusionsreaktionen im Plasma würden bei den benötigten großen Volumina das bisher benötigte "magnetische Gefäß" sprengen,und das Plasma würde aus seiner thermischen Isolation austreten.

■' Auch das sog. "Feuer der Sterne" auf die Erde herunterzuholen bzw. nachzubilden, ist nicht möglich, da die spezifische Leistung äußerst

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gering ist und nur 2 . 10 Watt/g ausmacht^ das ist ein Bruchteil der im lebenden Korptr pro Gramm und Sekunde erzeugten Wärmemenge.

Auch mit einem licht schwächenden Glied zwischen Laser und Plasma, z. B. einer Kerr-Zelle, wie sie schon zur Steuerung von Fusionsreaktoren, die mit Laserlicht arbeiten, vorgeschlagen wurde, hat man keinen Einfluß auf den Ablaui einer bereits eingeleiteten Fusionsreaktion* auch wenn diese mit Lichtgeschwindigkeit arbeitet.

Bei der Steuerung von■· Kernspaltu-ngsreaktoren ist es dagegen ander*· Port ist ein kontrollierter Ablauf der Kernreaktionen dem glüeklif-h η Umstand' zu verdanl;ci , .laß die für die Steuerung des Ileaktions-ahlavf j? verwendete Neutro-neurat e von ca. 0,75 Jo (= Reaktivität) von den S.pa ?■;·*·. produkten gedeckt wird, die mit "Verspätung" bzw. "Verzögerung" (je nach Spaltprodukt "zwischen 0,2 und 56 see) frei werden. In dieser Zeit besteht für eine Regelung mittels einer trägen Masse (Verschieschiebung der Absorbs stäbe) die Möglichkeit, in den Reaktionsablauf steuernd einzugreifen, d. h. die Energiefreisetzung zu drosseln.

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Gerade aber das beschriebene Verfahren des "ungesteuerten Ablaufes einer Fusionsreaktion", jedoch mit äußerst kleinen (dosierbaren) Mengen eines fusionsfähigen Gasgemisches, erlaubt einen wenigstens stufeinreisen Abbau der Fusionsenergie.

Das neue Verfahren, einen Fusionsprozeß mit kleinen, dosierten Energiemengen in gesteuerten Zeitintervallen ablaufen zu lassen, wird mit Hilfe zweier gepulsten Laser erreicht, deren Impulse (nach Form und physikalischer Eigenschaft) so beschaffen sind, daß sie einerseits ein gewünschtes Quantum eines Fusionsgemisches für die Dauer der Reaktionszeit auf ein enges Raumvolumen zusammenhalten und andererseits diesem eingeschlossenen Quantum die zur Fusion erforderliche Energie (durch Interferenz) zuführen.

Durch die Zeitdauer des anstehenden Impulses wird also einerseits die benötigte Einschließungs- bzw. Reaktionszeit erreicht und andererseits durch die freiwerdende Vernichtungsstrahlung, infolge Interferenz, die notwendige Fusionswärme (durch Absorption) dem Fusionsgemisch zugeführt*

Auf der Grundlage des neuartigen Fusionsprinzips lassen sich auch die bisherigen Methoden des Wärnieentzuges, d. h. z. B. mittels eines flüssigen oder gasförmigen Arbeits- bzw. Kühlmittels und ntit Wärmeaustauschern, realisieren. Hierbei kann auch die durch Neutronenabfluß entstehende, mitunter recht hohe Verlustrate zur Erzeugung von Wärme durch Absorption der Neutronen innerhalb des Wärmekreislaufes ausgenutzt werden. Ein Beispiel hierfür ist in Abbildung 8.2 gezeigt.

Nach dem neuartigen Prinzip des vorgeschlagenen Fusionsreaktors mit dosierten Energiemengen sind auch Anwendutigsmöglichkeiten in der Raketentechnik gegeben. Hierzu zeigen die Abbildungen 9.1 und 9.2 entsprechende Fusions- und Plasmaraketen.

Da hohe Energieumaätze bei hohem Wirkungsgrad mittels Laser, z. B. mit C0„-Laser, möglich sind, können auch sog. Photonenraketen realisiert werden. Entsprochende Anordnungen sind in den Abbildungen 10.1 und 10.2 im Prinzip dargestellt. " .

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In den folgenden Sätzen werden nähere Beschreibungen zu den einzelnen Ausfuhrungsbeispielen gegeben:

Abbildung 1 zeigt einen Hochtemperaturreaktor (Kugelhaufenreaktor) mit Heliumgasfüllung als Arbeits- und Kühlgas und geschlossenem Gasturbinenprozeß sowie dem Ionisationsbeschleuniger, deren Wirkungsweise aus Abbildungen 6.8 und 6.9 zu erkennen ist. Diese Anordnung stellt eine Gasbeschleunigung mit (im wesentlichen) Fremdfeldbeschleunigung (B„) dar, die mit den um die Staustrahldüse angeordneten Erregerspulen erreicht wird. ·

Anstelle der bisher erforderlichen Nieder- und Hochdruckverdichter tritt also der Ionisationsbeschleuniger. Die Energie hierzu wird in diesem Falle über einen drehzahlgeregelten Energiewandler EL, als Stellglied (im einfachen Falle z. B. ein Regelwiderstand)von einem Gleichstromgenerator geliefert, .der mit der Gasturbine und einer magnetischen Kupplung mit dem eigentlichen Drehstromgenerator gekoppelt ist. Der Gleichstromgenerator kann gleichzeitig als Erregermaschine für den Drehstromgenerator mit verwendet werden und ebenso für die Erregung des Polrades der magnetischen Kupplung dienen.

Die Heliumturbine ist gasgelagert und über einen entsprechenden Regler '. und Stellglied (Magnetventil) so gesteuert, daß sie während des Betriebes im Schwebezustand gehalten wird. Das Lagergas wird über einen Kühler dem Arbeitsgas (He) entnommen und mittels einer Druckpumpe den beiden Gaslagern der Heliumturbine zugeführt. Danach gelangt eä wieder in den eigentlichen Gaskreislauf der Anlage zurück.

Der der Turbine folgende Gaskühler sorgt für eine Entspannung des Arbeitsgases und erzeugt so das notwendige Druckgefälle an der Turbine. Der Ionisationsbeschleuniger verhindert einen Rückfluß des druckgespann— ten Arbeitsgases aus dem Reaktor und sorgt gleichzeitig für eine Förderung bzw. KompriJiierung des über den Gaskühler anfallenden abgekühlten Arbeitsgases. Sein max. möglicher Arbeitsanteil beträgt ca. 15 fi der gesamten im Reaktor freiwerdenden Bindungsenergie. Das ist der Ionisierungsanteil,der durch die Kernstrahlung (α-, β- und γ-Strahlung) im Arbeitsgas auftritt (ein y-Strahl von 1 MeV erzeugt ca. 10 MeV/25 eV =» 400 000 Ionenpaare). Die restlichen 85 $> der vorhandenen Energie treten als Wärmeenergie auf und stammen von den im Moderator des Reaktors (hier

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in dem Graphitnantel der Kugel-Brennelemente) zurückgehaltenen Spaltprodukten*

Der Umlauf des Arbeitsgases erfolgt selbständig bei Inbetriebnahme des Reaktors, d. h, infolge der Erwärmung des Arbeitsgases und der damit verbundenen Staustrahlwirkung im Ionisationsbeschleuniger. Mit dem Hochlauf der Turbine wird gleichzeitig dem Ionisationsbeschleuniger elektr. Energie zugeführt und somit- der Gasumlauf beschleunigt.

Der Reaktorbehalter kann aus einem'Spannbetonblock bestehen, der in der Brennzone mit einem Graphitmantel umgeben ist und im wesentlichen als Reflektor und Wärmeschutz dient. Die Rohrleitungen sind an den Verbindungsstellen ftit einem dünnwandigen verschweißten '"Zylindermantel oder einer Trommel umgeben, um Gas-Leckverluste vollständig auszuschalten. Bei einer eventuellen Reparatur oder Wartung der■ "Turbine oder des Kühlers können derartige Rohrverbindungen ohne große Umstände leicht gelöst und wieder gasdicht verschweißt werden, ohne dabei die eigentliche tragende' Laschenverbindung zu zerstören«, "-.-.*

Die Regelung des Reaktors, Schnellabschaltung, Brennstoffzu- und -abfuhr, Prüfung der -Brennelemente auf mechanische und nukleare Eigenschaften usw. können nach bekannten und bewährten Verfahren ausgeführt werden.

Abbildung 2 zeigt einen ähnlich aufgebauten hochtemperaturgasgeliühlieia Reaktor wie Abbildung 1, jedoch mit dem Unterschied, daß hler, neben •der mechanischen Leistung der Turbine, auchHocb unmittelbar elektrische Gleichstromleistung erzeugt und'-entnommen-, werden kann. Dio Wirkungsweise ist aus den Abbildungen 6.1-6'.4 zu ersehen. Die LaxTungstrennung wird von einem Magnetfeld erzeugt, deren Spule um den unuagnetisehen Reaktormantfcl angeordnet ist . Die entnommene Gleichstromleistung könnte auch über «inen galvanisch getrennton Wandler dem elektrodynamischen Gasbeschleuriiger wieder zugeführt werden, wie in Abbildung 2 angedeutet.

■Die benötigte magnetischeFeldstärke ist äabei 'verhältnismäßig gering, Für einen Bahnraditis der Elektronen von 0,5 m (= 1 m $ des Kathodenringes) und einer Temperatur von 1100° K =0,1 eV beträgt die Feldstärke nur ca. 2 Gauß»

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Aus Abbildung 3 sind Einbau- und Energieabnahmemöglichkeiten sowie die Wirkungsweise des Gasschwebelagers ersichtlich. Nach Abbildung 3.1 bzw. 3.2 kann unmittelbar elektr. Energie an der Turbine bzw. am Polrad erzeugt werden, wenn man die Turbine bzw. das Polrad zum Rotor eines Wanderfeldasynchrongenerators (netzerregt) ausbildet und die Statorwicklung entsprechend um den Rotor anordnet.

Aus den Abbildungen 3.3-3.4 ist zu entnehmen, wie neben der in radialer Richtung gasgelagerten Welle der Turbine gleichzeitig der Schwebezustand herbeigeführt werden kann.

Abbildung 4 zeigt in schematischer Darstellung einen gasgekühlten schnellen Brutreaktor (Brutleistungsreaktor) in integrierter Bauweise mit selbständiger Kühlgasbeschleunigung (nach einer der Abbildungen 6.10-6.12 oder 6.13-6.15) und Gewinnung elektr. Gleichstromleistung (nach den Abbildungen 6.1-6»4). ·

Der Wärmeaustauscher ist zylinderförmig und um den Reaktor-Innenmantel angeordnet. In ihm kann wie üblich ein gasförmiges oder flüssiges Arbeitsmittel verwendet und zum Antrieb einer Turbine oder für sonstige Zwec'ke nutzbringend verwertet werden. Die durch Kernstrahlung (α-, ß- und y-Strahlung) unmittelbar entstehende elektr. Leistung (max. ca. '15 #) wird für die Gasbeschleunigung zur Verfügung gestellt. Die restliche Leistung (ca. 85 Ji) tritt als Wärmeleistung auf und wird über den (integrierten) Wärmeaustauscher abgeführt bzw. zum Antrieb einer Turbine oder für sonstige Zwecke verwertet.

Der gasgekühlte schnelle Brüter arbeitet am wirkungsvollsten nach dem Uran-Plutonium-Zyklus> Der Plutoniumkern (Pu 239) ist kugel- oder würfelförmig aufgebaut. Um ihn befindet sich der ebenfalls kugel- oder würfelförmige Brutmante-1 aus Uran (U 238). Dieser ist schließlich mit einem kugel- oder würfelförmigen Neutronenreflektor aus Graphit umgc· ben.

Die in der Spaltzone (Plutoniumkern) entstehende Yt'ärme wird mittels stabf örniigen Wärmetransportern (heat pipes, Füllstoff aus Natrium, Kalium oder Lithium) auf den vom Kühlgas durchströmten und mit Kühlkanälen versehenen Graphitreflektor übertragen. Eine Neutronenabsorption durch das leichte Kühlgas (lie oder CO₂) ist bei dieser Ausführung nicht

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möglich^ da die Neutronen bereits durch den Graphitreflektor in den Brutmantel zurückref lelctiert wurden. Der aus dem Alkalimetall Na bestehende Wärmetransporter (heat pipe mit sehr guten Wärmeleiteigenschäften) mit der Massenzahl 23 ist bereits so schwer, daß keine Moderatorwirkung an ihm eintritt und somit die Zahl der schnellen Neutronen im wesentlichen für die Spaltung und Brütung erhalten bleibt. Die Steuerung des schnellen Brüters geschieht durch Veränderung seiner kritischen Masse, da hier keine Neutronenabsorptionsstäbe eingesetzt werden dürfen, die den Brutfaktor unnötig herabsetzen würden.

Würde man. als ,Kühlmittel überhitzten Wasserdampf (nur geringe Ifoderatorwirkung) oder ein schweres Edelgas ' verwenden, dann könnte man auch die gesamte Anordnung (Kern mit Brutmantel und Reflektor) mit Kühlkanälen versehen\ wie in Abbildung 4.2 (Grundriß) angegeben. Zwecks Steuerung des Reaktor^ und Austausch des Brennstoffes kann der gesamte Kern aus einzelnen " ineinandergeschachtelten Hohlzylindern bestehen, die aus den einzelnen Komponenten so zusammengesetzt sind, daß diese im zusammengebauten Zustand Kugelform haben (Abbildungen 4.2-4.3). Durch Verschiebung eines oder mehrerer solcher Hohlzylinder oder Spaltstoffstäbe ließe sich der Reaktor'steuern. Durch die kugelförmige Gestalt von Spalt- und Brutzone erhält man Zonen gleichen Anreicherungsgrades und gleichen Abbnndes.

Abbildung 5.1 zeigt eine Anordnung, bei der - neben der durch Ionisierung des Arbeitsgases erzeugten elektrischen Energie — die anfallende thermische Energie über einen Wärmeaustauscher zur Vergasung von Kohle oder zur Entsalzung von Meerwasser ausgenutzt werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel für die Vergasung von Kohle ist in Abbildung im Prinzip dargestellt. Das hocherhitzte Gas vom Wärmeaustauscher (Abbildung 5,1 ) gelangt in einen zweiten Wärmeaustauscher, der gleichzeitig den Zylindermantel einer Koksofenkammer bildet. Zwecks guter Wärmeübertragung sind die vom erhitzten Arbeitsgas durchströmten Rohrspiralen in Graphit eingebettet und unmittelbar mit den zu vergasenden Kohlen unter Luftabschluß thermisch gekoppelt. Zwecks intensiver Wärmeübertragung

'z. B. Ne 20, Ar 40, Kr HD, X 131, Hn 222, die wich bei starker Ionisierung ausreichende WUrmcleLteigensclr-af ten erhalten·.

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vom Graphitinantel auf die zu vergasenden Kohlen ist ein Gesunr.välzgejb;lä:sjr vorgesehen, die das erzeugte Gas (Stadtgas) selbst dazu verwenden, den Vergasungsvorgang noch stärker anzuregen bzw. zu beschleunigen. Detaillierte Angaben sind aus Abbildung 5.2 zu ersehen.

Die Abbildungen 7.1-7.16 zeigen die grundlegenden Ausführungsformen und Eigenschaften eines Laserstrahlimpulses, um mit ihm eine gesteuerte Kernverschmelzung (thermonukleare Reaktion) mit einem geeigneten Wasserstoff isotopengemisch (DD, Tu) mit dosierbaren Leistungen freizusetzen.

Hierzu sei ein mechanischer Vergleich gemäß Abbildung 7.1 vorangestellt, bei dem zwei gegeneinander bewegte Stempel in einem fest umschlossenen Zylindermantel ein reaktionsempfindliches Körnergemisch zur Explosion bringen.

Analog zu diesem mechanischen Vorbild wird gemäß Abbildung 7.2 ein reaktionsfähiges Fusionsgemisch (z. B. ein DD- oder TD-Gemisch 1:1) von zwei auf der gleichen optischen Achse befindlichen und gegenläufig gerichteten Laserstrahlen eine dosierte Menge eine bestimmte Zeit (Reaktionszeit) eingeschlossen und durch Energieabsorption zur Fusion gebracht.

Hierzu müssen die Laserstrahlen folgende Formen und physikalische Eigen-^ schäften habenj .

1) Die beiden gegenläufigen Laserstrahlen müssen Hohlraum-Strahlenbündel und, gemäß Abbildung 7.3, radialsymmetrisch polarisiert sein. Die beiden nachfolgenden Stempel können jedoch beliebige Polarisationsquerschnit-te aufweisen.

2) Die beiden gegenläufigen Strahlenbündel (Hohlzylinder und Stempel)

müssen interferieren,und ihre Energie zusammen muß für die Dauer der

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Reaktionszeit ' so groß sein, daß die Schwellgrenze, die zur Fusion führt, überschritten wird.

'Für 1 cm « 3 . 10 Teilchen eines DT-Gasgemisches 1:1 beträgt z. B. die erforderliche Reaktionszeit bzw. Einschließungsdauer bei 200 Hill. Grad Kelvin 10~ see. Die dazu benötigte Laserenergie beträgt bei 50 ^ Absorption ca. 100 Ws; das entspricht bei 10 see einer Pulsleistung von 1 MW. Hierbei würde bei vollständiger Fusion eine Energie von rund 10 V/s freiwerden. Durch die Größe und Anzahl der pro Zeiteinheit zugeführten Gasmengen ließe sich die neaktorausgangsleistung in weiten Grenzen steuern.

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Da die elektromagnetischen Wellen des Lichtes und die des Laser ⁷ linear-

polarisierte Welle sind und ein Laserstrahl ' insgesamt/polarisiert ist sind bei rotationssymmetrischer Impulsform gemäß Abbildung 7,3 und 7.4 die elektrischen Feldvektoren radial nach außen bzw. nach innen (Wechselspannung) gerichtet, während gleichzeitig die zur Welle zugehprigen magnetischen und senkrecht dazu gerichteten Feldvektoren ingesamt gesehen einen in sich-geschlossenen magnetischen Kreis (magnetische Zange) bilden, der bei genügender Fokusierung komprimierend auf das eingeschlossene Fusionsgemisch einwirkt, ■"·■".·

Da die beiden gegenläufigen Doppel-Laserpakete (Zylinder und Stempel) interferieren, wird ihre ganae Energie während der Impulsdauer an der Berührungsstelle (Stirnseite) frei und vom Fusionsgemisch etwa zur Hälfte absorbiert, wobei sich das Gemisch bei genügend zugeführter Energie bis über die Fusionsschwelle (lO - 10 K) aufheizt. Das sich bildende vollionisierte Plasma wird durch die Lorentzkräfte währendder Impulsdauer innerhalb des Impulshohlraums zusammengehalten. Um den Potentialwall "der Teilchen zu überwinden bzw. um miteinander zu reagieren, Müssen diese je eine Energie von ungefähr 0,5 MeV haben.

Auf Abbildung 7.5 ist die Struktur einer linear polarisierten elektromagnetischen Welle (Photon) mit ihren beiden aufeinander senkrecht stehenden elektr. und magnetischen Feldvektoren (Vektorwelle) perspektivisch dargestellt.

Die Entstehung einer solchen Welle kann man sich gemäß Abbildung 6.7 .vorstellen, bei der eine elektrische Ladung, z. B. ein Elektron (mit dem Spin I/2 = Kreiseleigenschaft der Stärke l/a), schief in die Trennstelle des magnetischen Kreises eines "Fremdieldes" von außen eingeschossen -wird, vo-bei es durch Wechselwirkung mit seinem zusätzlichen magnetischen Eigenfeld (Abstoßung parallel verlaufender magnetischer Feldlirien = Loronizkrait) eine Wellenbewegung quer zu seiner Fortschreitungsrichtung beschreibt«.·.

*) '■-■■:.■■■-'■ " ■ ■ : - - .- ^: ■■■,■:-■ : -

LASER >= Light Amplification by S_timmulated E_mission of· Radiation »Lichtverstärkung durch angeregte Stralilenaus sendung»

' Laserstrahl : elektromagnetische Wellenstrahlung (Photorienstrnhlüng) ,.

bei dem ctie-'Polarisation's- bzw. Schwingungsebenen der einzelnen linear polarisiert en Wellen des Lichtstrahls parallel neben- und übereinander, bei gleicher- Frequenz und .Phasenlage, und quer zur Fortsehrei-· tungsrichtung schwingen (Querwellen).

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*■

Ebenso ist gemäß Abbildung 7.7 eine Wellenbewegung im zusätzlichen "Eigenfeld" des Photons (mit dem Spin l) in der Tat möglich, nachdem es sich vom Ort seiner Entstehung (mit Hilfe elektromagnetischer Gegenfelder nach dem Impulssatz) abgestoßen hat. Je nach der Größe seines erhaltenen Impulses schwingt es schneller oder langsamer in seinem zusätzlichen Eigenfeld, d. h» es pendelt sich auf eine der Impulsgröße entsprechende "charakteristische Resonanzfrequenz" ein.

Um einen radiafeymmetrischen kohärenten Laserstrahl gemäß Abbildung 7.3 zu erzeugen, kann ein in gleicher Weise radialsymmetrisch aufgebauter Kristall Verwendung finden, dessen Gitteranordnung gemäß Abbildung 7.8 oder 7.9 ausgeführt ist (Querschnittdarstellung).

Die Abbildungen 7.11-7.16 zeigen den Strahlengang eines Laserimpulses, der aus einem Kristall der Ausführung nach Abbildung 7.8 erzeugt wird und nacheinander die planparallele Scheibe 7.12 (bzw. 7.13 zwecks besserer Halterung) und die Linse 7.15 durchläuft. In der durchsichtigen Scheibe 7.12 erfahrt der Strahl infolge des dichteren Stoffes (dichter als in Luft oder im Vakuum) eine Verlangsamung und somit den gewünschten, etwas zeitlich zurückstehenden Stempel gemäß Abbildung 7.2. Nach der Linse 7.15 erhält der Laserstrahlirapuls dann die entsprechende Fokusierung bzw. Energiedichte gemäß Abbildung 7.16.

Zur Herstellung der gewünschten Strahlform können auch zwei Kristalle dienen, die gemäß Abbildungen 7.9-7.10 aufgebaut sind. Wie zu ersehen ist, sind die beiden Kristalle etwas ineinandergeschoben, so daß bei gleichzeitiger Auslösung des Laserlichtes aus beiden Kristallen der Abstand ⁿa" bis zur Auftreffstelle am Gegenimpuls erhalten bleibt.

Damit· die beiden gegenläufigen Laserirapulse am Treffpunkt und in der Mitte der Brennkammer (jeder Impuls legt hierbei die halbe Wegstrecke zurück) interferieren können, werden die Impulse der beiden Hauptlaser von einem dritten Laser (Steuerlaser) gemeinsam ausgelöst, wobei einer der beiden Hauptlaserimpulse um den Betrag einer Halbwelle (oder n-Halbwellen) zeitlich verzögert wird. Dies kann durch bestimmte räumliche Verstellungen (Abstandsänderungen) des Steuerlasers zu einem der beiden Hauptlaser geschehen oder dadurch, daß einer der Hauptlaserimpulse ein dichteres - lind zwecks Einjustierung ein veränderbares -

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Medium durchläuft, ζ. B. zwei gleiche und gegeneinander verschiebbare " Glasprismen, deren Verschiebungsachse senkrecht zur optischen Achse steht. ."."■'■--.

Ausführungsbeispiele von thermonuklearen Fusionsreaktoren, die mit Laserimpulsen der beschriebenen Ausführungsform und mit dosierten Gas- »'■ mengen eines PD- oder TD-Füsionsgemisches arbeiten, zeigen die Abbildungen 8.1 und 8.2.

Hierbei zeigt die Ausführung nach Abbildung 8.1 einen Fusionsreaktor mit geschlossenem DD- oder TD-Gaskreislauf, bei dem also der Brennstoff gleichzeitig als Arbeitsmittel verwendet wird und unmittelbar eine Turbine antreibt. Hierbei wird durch den bereits erwähnten Ionisationsbeschleuniger gemäß Abbildung 6.10 oder 6.13 die Beschleunigung bzw. der Vortrieb des Arbeitsgases durch die thermische Energie im Staustrahltriebwerk unterstützt und aufrechterhalten. - '

Abbildung 8.2 zeigt dagegen einen Fusionsreaktor, bei dem--der Brennstoff in kleinen dosierten Mengen von außen in fester Form (durch Unter^· kühlung nach bekannten Verfahren erhalten) auf den Brennfleck der Laserimpulse (oder auf kontinuierliche Laserstrahlung) in das: Innere der Reaktionskammer "eingeschossen¹* wird, wobei die durch Fusion entstehende Wärme mittels Wärmeaustauscher (mit flüssigen oder gasförmigen Medien) zwecks Verwertung nach außen abgeführt wird. Das beim Reaktionsprozeß gebildete Helium wird über eine Abscheideanlage aus der Druckkammer entfernt. Die bei der Fusion freiwerdenden und normalerweise nach außen ab— fließenden Neutronen ' werden durch Anbringen eines um den Druckkessel angeordneten Absörptionsmantels, z. B. aus Kadmium, am Austritt verhindert. Die infolge Einfang bzw. Abbremsung ihrer kinetischen Energie er-

'Der durch die Neutronen bei Fusionsprozessen aufgenommene Energieanteil ist recht erheblich. Für die DD-Ileaktionen findet man, daß von 7,25 MeV, die bei der Fusion freiwerden, 2,44 MeV, also 33,6 ^, auf die Neutronen fallen. Nimmt man noch die Sekundärrealction (Ho+d -*·" He +n) hinzu, so ergibt sich sogar ein Verhältnis von 16,54:24,85, entsprechend 66,7 <£ für den Neutronenenergieanteil.

- ty ο ■

DD-Reaktlon: H +d->*H (l,Ö)+p (3,0) } ungefähr gleiche Häufig-DD-Reafction: II²+d-> He³(0,8l)+n (2,44) j keit im DD-Plasiha. TD^Reaktion: H³+d -> He⁴(3 ,5>+n (14,1-) ^v -

■DO; Si^ 3/O^ 0 7 ."" -V:^;-> --..- ,/-

Wärme wird dem inneren Kühlkreislauf zugeführt und gemeinsam mit der durch die Fusion entstehenden Wärme zur Verwertung nach außen abgeführt. Eine andere direkte Verwertung der abfließenden schnellen Neutronen ergäbe sich in Verbindung mit einem schnellen Brutreaktor, bei dem die freiwerdenden Neutronen für Brut- und Spaltungsprozesse mitbenutzt werden (Fusionsreaktor mit zusätzlicher Neutronenenergieverwertung).

Die Abbildung 9.1 zeigt einen Fusionsantrieb für eine Rakete oder ein Raumschiff usw., bei der der fusionsfähige Brennstoff ebenfalls in fester Form (z. B. in Kügelchen mit einem Durchmesser von 0,1-10 mm ff) in die Brennkammer des Rückstoßantriebes eingeschossen wird und dort von den Laserstrahlimpulsen (der genannten Art) zur Fusion gebracht wird. Durch die Anzahl und Größe der pro Zeiteinheit in die Brennkammer (Lavaldüse) eingeschossenen Brennstoffkügelchen kann die Schubleistung der Rakete bzw. die des Raumschiffes gesteuert werden.

Die Abbildung 9.2 zeigt einen Plasmaantrieb, bei dem ein Heliumplasma in der Brennkammer durch zwei oder mehrere interferierende Hochleistungslaser erzeugt wird. Das zunächst flüssige Helium (= Treibgas) wird über die Brennkammer der Rakete vorgewärmt und dabei gasförmig. Über eine

*T

Düse gelangt es als dünner Gasstrahl auf den Fokuspunkt ' zweier kontinuierlich betriebener Laserstrahlen, die sich durch Interferenz auslöschen. Die infolge sofortiger Plasmabildung aus dem Treibgas entstehende Druckwelle erzeugt, gemäß dem Impulssatz, den gewünschten Vortrieb der Rakete bzw. den des Raucischiffes.

Da man mit G0_-Laser hohe Leistungen und Wirkungsgrade erzielen kann et

(es sind zur Zeit Hochleistungslaser mit über 20 KW Ausgangsleistung bei 33 ^ Wirkungsgrad bekanntS) kann man Laserlicht auch unmittelbar als Rückstoßantriebe gemäß Abbildung 10.1 oder 10.2 verwenden. Derartige, sog."Photonenraketen" erzeugen (im sichtbaren Wellenbereich «* Licht) einen spezifischen Impuls von etwa 3 . 10 see und somit den größt möglichen aller bis heute bekannten Antriebssysteme, außer dem z. Z. noch utopischen Tachionenbeschleuniger, dessen Teilchen mit Überlichtgeschwindigkeit abgestrnhlt werden.

In Verbindung mit einem lageunabhängigen Reaktor, z. B. für direkte Stromerzeugung gemäß Abbildung 5.1, oder mittels thermionischer Kon-

Im Grenzfall kanu das Laser licht auf einen Fleck vom I)urchm«sser der Wellenlänge- folcusiert werden.

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verter (Direktumwandlung von thermischer Energie durch Elektronenemission) läßt sich das erwähnte Photonenstrahltriebwerk für lange Zeiten mit Energie versorgen und für interstellare Raumflüge einsetzen.

Um das Abschirmgewicht einer für Raumschiffe verwendeten Kernenergieanlage herabzusetzen, wird die notwendige Strahlenabschirmung aus einem unterkühlten Kristall (Reflektionsschirm) von einigen Millimetern Dicke hergestellt, der die vorhandene Gammastrahlung sowie die kosmische Strahlung (vorwiegend Protonenstrahlung) in Richtung der Aufenthaltsräume des Raumschiffes verhindert. Die Wirkungsweise ist hierbei so, daß beim Auf treffen der Strahlung auf den unterkühlten Kristallschirm ein sog. ••elektromagnetisches Spie6^clDildM vom betreffenden Quant erzeugt wird und die Strahlung (Gamma-Quant, mag. Dipol des Neutrons oder Protons (= Materiewellen)) dort festgehalten wird und, je nach Auftreffwinkel, entsprechend den Reflektionsgesetzen für elektromagnetische Wellen (Licht usw.) reflektiert wird, wenn man ihn Erschütterungen aussetzt, z. B. durch Anregung mittels hochfrequenten Strömen. Schon bei normaler Zimmertemperatur neigen hochfrequent erregte Kristalle (Ultraschallkristalle) dazu, die elektromagnetischen Wellen des Lichtes zu brechen oder zu reflektieren.

Als Trägersubstanzen für den Kristall eignen sich Cadmiumsulfid, Cadmiums elenid, Zinksulfid und Zinkoxid. Den Dämpfen, aus denen diese Kristalle niedergeschlagen werden, mischt man 0,1 bis 0,5 Promille der entsprechenden Uran- oder Plutoniumverbindungen bei (also Substanzen, die die zu reflektierenden Strahlen bei Kernspaltung emittieren), die /also besonders für Gammastrahlung absorptionsfähig '.(energiespeicher-^ fähig) bzw. bei Erschütterungenreflektionsfähig werden und so ihre gespeicherte Energie wieder nach außen abstrahlen.

Ein solcher Abschirmschild bietet bei geeigneter Formgebung und genügender Unterkühlung (bei mind. 196 °C) einen wirksamen Strahlenschutz bei relativ geringem Gewicht. Dies macht ihn daher besonders für Raum-

'Ähnl. Verhalten (starke Resonanzabsorption, allerdings ohne Unterkühlung) zeigt z. B. das Carotin, der gelbe Farbstoff der Mohrrüben, gegenüber der Wellenlänge 0,6 μ {Lichtwellen), dessen Extinktionskoeffizient etwa 10000 beträgt (physikalische Konstante des betreffenden Stoffes). Für Wasser ist dagegen bei der gleichen Wellenlänge der Extinktionskoeffizient nahezu Null.

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fahrzeuge geeignet. Anwendungen ergeben sich auch in der Medizin, da man den Fokuspunkt mit einem geeigneten Kristallreflektor auf das zu behandelnde Gewebe (im Körperinneren) konzentrieren kann.

Für andere Frequenzbereiche, z« B. für Lichtwellen, mischt man der Trägersubstanz entsprechende Mengen Natrium- oder Lithiumverbindungen bei, und man erhält entsprechende Energiespeicher für Lichtwellen, die man bei Erschütterungen wieder entladen kann (Anwendung als Datenspeicher etc.). "

Wie die Versuche von Faraday und Kerr (1845 und 1875) zeigten, haben in stoffreien Räumen die stärksten (homogenen) magnetischen und elektrischen Felder keinen Einfluß auf die Lichtausbreitung. In gewissen Stoffen jedoch, z. B. beim Durchgang in Schwefelkohlenstoff oder Nitrobenzol, und unter Einwirkung eines magnetischen (nach Faraday) oder elektrischen (nach Kerr) Feldes treten dagegen Beeinflussungen auf, die die Polarisationsebene der elektromagnetischen Wellen entsprechend drehen (Nachweis des elektromagnetischen Charakters von Licht).

Eine Brechung bzw. Ablenkung von Licht tritt auch ohne das Vorhandensein von Stoff auf, wenn man dieses durch entsprechende "inhomogene" magnetische oder elektrische Felder schickt, eine Feststellung, die man auch mit Ultraschall gemacht hat.

Die Ablenkung öder Verdrängung von elektromagnetischen Wellen, also von Photonenstrahlung wie Licht- oder Gammastrahlung (das ist unmaterielle Energie, sog. Sekundärenergie bzw« Energie ohne den Ruhmasseanteil) aus "inhomogenen" magnetischen oder elektrischen Feldern, läßt auf einen toroidförwigen (ringspulenförmigen) Aufbau schließen, dessen elektr. Feldvektor zirkulär um das zu erzeugende magnetische Ringfeld läuft. Eine derartige Feldstruktur läßt nach außen hin nur das elektr» Feld erkennen, während das magnetische vollkommen zurücktritt. Erst bei einer zusätzlichen Bewegung des Toroids erseugt das elektr. Feld dann ein zusätzliches Magnetfeld., das nach außen hin unbegrenzt ist und demzufolge physikalisch in Erscheinung tritt, wie dies z, B. an stromdurchflossenen Leitern, also beim DurchflTiD elektr. Ladungen (= Elektronen), bekannt ist.

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Der Nachweis ihrer toroid- oder scheibenförmigen Gestalt ist mit einem Polarisationsfilter möglich. Ihre Verdrängung aus inhomogenen, magne-t

• tischen oder "elek.tr·* Feldern läßt* sich dagegen mit kleinen Toroidspulen nachbilden und nachweisen-, die man (bei Gleich- oder Wechselstrombeauf-

" schlagung) in entsprechende inhomogene Felder bringt. Beim Herausdrängen erfahren die scheibenförmigen Toroidspulen gleichzeitig eine Lageänderung derart, daß ihre Ebenen etwa einen Winkel von 45 zum beeinflussenden (äußeren) Feld einnehmen.

Treffen sich zwei elektromagnetische Wellen von gleicher Frequenz und Phasenlage (z. B* zwei sich kreuzende Laserstrahlimpulse), deren Toröidebenen (nach der beschriebenen Struktur) zueinander parallel verlaufen, dann vereinigen sie sich zu einer !Einheit, wenn ihre kinetische Energie in Vereinigungsrichtung mindestens so groß ist "wie diejenige Energie, die zur Überwindung bzw. Umschlingung ihrer zueinander parallel verlaufenden magnetischen und elektr. ßingfeider erforderlich"'--ist". Ist hierbei die kinetische Energie (in Vereinxgungsrichtung) jedoch größer als diese zur Umsehlingung (der beiden zueinander toroidfÖrmig aufgebauten Ringfelder) erforderlich wäre, dann durchdringensiesichbeim Zusammentreffen lediglich, d. ha ihre Vereinigung ist nur von kurzer Dauer.

Findet ein Zusammentreffen in der beschriebenen Weise jedoch bei Anwesenheit von Materiestatt, z. B. beim Durchgang durch kornglas, dann kann der überschüssige Impulsanteil von den Kernbausteinen der umgebenden, Materie — bei günstiger Lage vorausgesetzt - aufgenommen werden und eine dauernde Vereinigung der beiden Photonen stattfinden (Materialisation von Strahlungsenergie bei oder über 0,511 MeV pro Photon, senkrecht zur Vereinigungsrichtung)»

Bemerkenswert ist hierbei, daß die benötigte Strahlungsenergie zweier Photonen, die zur Materialisation bzw. PaarbiTdung (Positron und Elektron) führt, ebenso groß ist'wie diejenige Energie, die zur Überwindung des Potentislwalles bei der Beaktion zweier Protönen (Wasserstoffisotopen) bei Fusiönsprozessen erforderlich ist. Diese beträgt in beiden Fällen für je einen Partner im Mittel etwa 0,5

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. Kernenergieanlage (Fisions- als auch Fusionsanlage) mit geschlossenem Kühlgaskreislauf und Gasturbineneinsatz, dadurch gekennzeichnet, daß das infolge Kernstrahlung (Alpha-, Beta— und Gammastrahlung, ca. 15 JS der Spaltungsenergie) stark ionisierte Arbeitsgas (He, CO₉ usw.) zufolge seiner guten elektr. Leitfähigkeit einerseits durch eine von außen zugeführten elektr. Gleichstromleistung und andererseits mit der restlichen thermischen Energie, die von den/ im Moderator zurückgehaltenen Spaltprodukten herrührt und ca. 85 {δ der im Reaktor erzeugten Spaltungsenergie ausmacht, unmittelbar thermodynamisch beschleunigt und komprimiert wird und diese Arbeitsgänge in einer ge— meinsamen Staustrahldüse stattfinden, in der gleichzeitig die Reak— tionaprozesse (Fision und Fusion) der entsprechenden Reaktoranlage ablaufen.

   2* Kernenergieanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausnutzung der ges. lonisierungsleistung der Anlage einerseits die auf der Gaseintrittsseite des Reaktors vorhandene. lonisierungsenergie unmittelbar zur Beschleunigung des eigenen Arbeitsgases im Reaktor verwertet wird und andererseits auf der Gasaustrittsseite des Reaktors die lonisierungsenergie unmittelbar in elektr. Gleichstromleistung • umgesetzt und zur Verwertung nach außen abgeführt wird.

   3, Kernenergieanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß entweder die zur Beschleunigung und Komprimierung des Arbeitsgases- benötigte elektr. Gleichstromleistung von dem durch die Turbine und dem Generator erzeugten oder von der infolge Ionisierung des Arbeitsgases stammende Gleichstromleistung unmittelbar dem eigenen System entnommen wird«

   4. Kernenergieanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den Einsatz des lonisationsbeschleunigers vorzugsweise ein Hochtemperatur— -reaktor in Form- eines Kugelhaufenreaktors oder ein mit Gas oJer Wasser-

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   dampf gekühlten schnellen Brüters, ζ. B* nach dem Uran-Plutonium-Zyklus, verwendet wird. ' ■

   5, Kernenergieanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Verwendung vorgesehene Gasturbine gasgelagert ist und mit dem inneren Polradteil unmittelbar mechanisch gekoppelt ist und mit dem äußeren Teil-des Polrades — über einen feststehenden unmagnetischen und elektr. nichtleitenden Zylindermantel durch magnetischen Kraftschluß - mit einem Generator oder einer Schiffsschraube unmittelbar mechanisch oder elektrisch (über elektr. Leitungen und Motoren) gekoppelt ist„

   S. Kernenergieanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Mantel der Gasturbine oder der äußere Mantel des inneren Pol-

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   rades zum Xotox eines Wanderfeldasynchrongeneratorsausgebildet ist und über einen feststehenden, elektr. und magnetisch nichtleitenden Zylindermantel Mit dem Stator elektromagnetisch gekoppelt ist und un- * mittelbar elektr. Wechselstromleistung erzeugt und im Parallelbetrieb in ein vorhandenes (mehrphasiges") "Wechselstromnetz einspeist.

   7. Kernenergieanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das' Lagergas für die Turbine vom Arbeitsgas des Reaktors entnommen Wird, über einen Gaskühler gekühlt und mittels einer Druckpumpe den Lagern der Turbine zugeführt wird und nach Verlassen der Lager unmittelbar dem Arbeitsgaskreislauf der.Anlage wieder zuströmt.

   8. Kernenergieanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendete Gasturbine in vertikaler Lage angeordnet ist und mittels eines oder zweier Druckgaszylinder, die gleichzeitig zu Gaslagern ausgebildet sind, mit Hilfe eines Hegelsystems schwebend gehalten wirde

   9. Kernenergieanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrverbindungsstellen sämtlicher gasführender Rohrleitungen, die das Arbeitsgäs und Lagergas führen, außer der normalen Laschenverbindung' mittels Schrauben usw.« mit einem gasdichten (dünnwandigen) Zylindermantel oder einer Trommel umgeben sind, die mit: den Rohrenden (hinter ,der tragenden Lasehenverbindung) gasdicht verschweißt wird.

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   10. Kernenergieanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der gasgekühlte schnelle Brüter seine Wärmeenergie aus der Spaltzone mittels Wärmetransportern (heat pipes) auf den außen angeordneten Graphitreflektor überträgt, der seinerseits mit Kühlkanälen versehen ist und zwecks TVärmeabfuhr vom Arbeitsgas (He, C0_ usw.) durchströmt wird.

   11. Kernenergieanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Steuerung und Auswechslung der Bauelemente des schnellen Brüters sein Kern, Brutmantel und Neutronenreflektor aus mehreren ineinandergeschachtelten Zylindermänteln besteht und zwecks Kühlung mit Kühlkanälen durchzogen sind, mit erhitztem Wasserdampf oder schweren Edelgasen gekühlt und so aufgebaut sind, daß die drei Komponenten (Spalt-, Brut- und Reflektorzone) im Betriebszustand nahezu kugelförmige Ge-. stalt haben.

   12» Kernenergieanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im Reaktor anfallende Ionsisierungsenergie (ca. 15 f>) zur Aufrechterhaltung des Arbeitsgaskreislaufes und zur unmittelbaren Erzeugung elektr. Gleichstromleistung dient, während die von den im Moderator durch die zurückgehaltenen Spaltprodukte erzeugte thermische Energie (ca* 85 Jf der gesaraten Spaltenergie) als sog. Restwärme zur Vergasung von Kohle oder zur Entsalzung von Meerwasser verwendet wird.

   13. Kernenergieanlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vergasung von Kohle (Stein- oder Braunkohle) unter Luftabschluß ein hohlzylinderfÖrmiger, leicht nach unten konischer Wärmeaustauscher vorgesehen ist, bei dem der zylindrische Hohlraum unmittelbar die Koksofenkammer bildet, wobei zwecks guter Wameübertragung die Rohrspiralen in Hartgraphit (Pirokohlenstoff) eingebettet sind und zwecks Intensivierung der Vergasung ein oder mehrere Gasumwälzgebläse und ein Gasverteiler-Ilohrsystem für das erzeugte Gas (Stadtgas, Leuchtgas) vorgesehen ist.

   14. Kernenergieanlage (Abbildungen 8.1-8,2) in der Äusführungsforiii eines Fusionsreaktors (liornverschraelzungsreaktor) mit dosiert zuführbart-ja

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   Fusionsgemisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der notwendigen Fusionswärme, d. h. für den Ablauf des gesamten Reaktionsprozesses für das in kleinen Mengen zugeführte Wasserstoff isotopengemisch (DD oder TD), mindestens zwei oder mehrere gegenläufige Laserstrahlimpulse mit einschließenden und komprimierenden Eigenschaften und völliger Energiezerstrahlung durch Interferenz bei Vo-Ilständiger Absorption der Impulsenergie im Isotopengemisch vorgesehen sind. .

   15. Fusionsreaktor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierung der Fusionsenergie entweder durch die Menge und zeitliche Folge des vom LaserStrahlhohlraum aufgenommenen Fusionsgemisches.bestimmt wird oder die Dosierung der Fusionsenergie durch die Menge und zeitliche Folge in fester Form (in kleinen unterkühlten Scheiben oder Engeln) von außen in den Hohlraum zweier komprimierender Laserstrahlimpulse in die Fusionskammer (Brennkammer) eingeschossen wird,

   16. Fusionsreaktor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Falle (Abbildung 8.1.) das Fusionsgemisch selbst unmittelbar als Arbeitsmittel verwendet wird, d. h. erwärmt, ionisiert und elektrodynamisch beschleunigt wird, eine Gasturbine treibt, über einen Gaskühler ein Druckgefälle erzeugt und wieder zur erneuten Erwärmung in die Fusions- oder Druckkammer eines Staustrahltriebwerkes einmündet oder im anderen Falle (Abbildung 8.2) die durch Fusion erzeugte Wärme über einen Wärmeaustauscher zur weiteren Verwertung nach außen abgeführt wird_e * ^y

   17. Fusionsreaktor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Fusionskammer (kugelförmige oder in Form einer Staustrahldüse) innen mi"fc"einem die Druckkammer unmittelbar umschließenden Abbremsmantel für Neutronen (z. B. aus Kadmium) vorgesehen ist (Fusionsreaktor mit Neutronenenergieverwertung), der seinerseits unmittelbar mit dem inneren Kühlkreislauf (flüssig oder gasförmig) der Anlage thermisch gekoppelt ist.

   18. Fusionsreaktor (Abbildung 9.1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Fusion entstehende Druckwelle als Reaktions-'

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   schub (nach dem Impulssatz) unmittelbar zur Beschleunigung einer Rakete oder einee Raumschiffes dient.

   19. Plasmatriebwerk (Abbildung 9.2), dadurch gekennzeichnet, daü die im Brennfleck eine durch Interferenz erzeugte Vernichtungsstrahlung zweier kontinuierlich arbeitenden Hochleistungslaser einen Treibstoff, z. B. Heliumgas, in einer offenen Druckkammer (Lavaldüse) in den Plasmazustand versetzt und die entstehende Druckwelle (nach dem Impulssatz) eine Rakete oder ein Raumschiff beschleunigt.

   20. Photonentriebwerk (Abbildungen 10.1 - 10.2), dadurch gekennzeichnet, daß der Vortrieb unmittelbar durch die Reaktionskraft leistungsstarker Laser erzeugt wird (Festkörper-Laser, Gas-Laser oder Halbleiter-Laser), die als Schub-Laser und/oder Steuerlaser (Lenkung) an einer Rakete oder an einem Raumschiff Verwendung finden und im sichtbaren (Licht) oder unsichtbaren (z. B. im infraroten oder ultravioletten) Wellenbereich betrieben werden.

   21. Absorptions- und/oder Reflektionsschirm für kurzwellige elektromagnetische Strahlung, z. B. für Gammastrahlung, dadurch gekennzeichnet, daß ein unterkühlter Kristall verwendet wird, dessen Trägersubstanz (z. B. Cadmiumsulfid, Cadmiumselennid, Zinksulfid, Zinkoxid oder ander) man mit denjenigen Substanzen (in der Größenordnung von ca. 0jQ5 bis 1 Promille) mischt, die beim Kernzerfall die zu absorbierende bzw. reflektierende Strahlung aussenden. (Z. B. zur Absorption und/oder- Reflektion von Gammastrahlung, die beispielsweise beim Zerfall von U 235 emittiert wird, mischt man der Trägersubstanz einen geeigneten Prozentsatz dee Elementes U 235 bei.)

   22. Absorptions- und /oder Reflektionsschirm für elektromagnetische Wellenstrahlung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Kristall, je nach Verwendungszweck, entweder Plan, Konkav oder Konvex ausgeführt ist und zwecks Reflektion seiner gespeicherten Strahlungsenergie mit hochfrequenten Strömen beaufschlagt (erschüttert) wird, TToboi die einander gegenüberliegenden (parallelen) Flächen mit einer den elektr. Strom leitenden (dünnen) Schicht, z. B. aus Silber oder Amalgame, überzogen sind.

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