DE1764074C - Einrichtung zur direkten Umwandlung von Wärmeenergie in elektrische Energie - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur direkten Umwandlung von Wiirmeenergie, insbesondere von Spallwürme eines Kernreaktors, in elektrische Energie, bei der wenigstens ein Elektrodenpaar mit ionisiertem Dampf in Berührung stein und eine der Elektroden des Paares gekühlt ist. Eine derartige F.inrichtung ist aus der Zeitschrift »Technische Rundschau« vom 20. Oktober 1961 bekannt.

Aus der deutschen Patentschrift 842 233 ist eine Anordnung zur Gewinnung von elektrischer Energie durch strömende ionisierte Gase bekannt, bei der zwei Elektroden in dem Gas so angeordnet sind, daß sie auf Grund der Oberflächenionisation und Oberflächenneutralisation als Kathode und Anode wirken. Zwischen den beiden Elektroden wird eine Temperaturdifferenz durch Beheizungs- und/oder Kühleinrichtungen hervorgerufen, um durch Wärmekonvektion eine Gasbewegung zu erhalten. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist eine Elektrode doppelwandig ausgebildet und durch ein Strömungsmittel gekühlt, ao Diese filektrode ist positiv, während die andere nicht ge-Itühlle Elektrode negativ ist. Mit Hilfe einer solchen Anordnung, die als ein Thermoelement mit einem gasförmigen Zweig bezeichnet werden kann, lassen sich rur verhältnismäßig kleine Spannungen in der Größen-Ordnung von einigen Mikrovolt erzeugen.

Aus der Zeitschrift »Technische Rundschau« vom 22. Dezember 1961 ist es bei thermoionischen Konvertern bekannt, eine Einrichtung zur Energiedireklumwaiullung aus einem Behälter mit einem Elektrodenpaar, das mit ionis:".rtem Metalldampf in Berührung Hellt und bei dem die eine Elektrode gekühlt ist und tlie andere, nicht gekühlte Elektrode spaltbaren Stoff enthalt, im Innern eines Was^rber'tenreaktors anzuordnen. Aus der USA.-Patentschrift 2 651 730 ist es bei linergiedirektumwandlern bekannt, daß sämtliche !Elektroden axial ineinander angeordnet sind und mit Ausnahme der in der Mittelachse liegenden Elektrode idic Form eines Handschuhfingers aufweisen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Einrichtung zur Direktumwandlung von Wärmeenergie, insbesondere von Spaltwärme eines Kernreaktors, in elektrische Energie so auszubilden, daß höhere Spannungen bis zu einigen hundert Volt bei einer Leistung von einigen hundert kW oder sogar einigen MW erzeugt werden können, daß die in einem Kernreaktor zur Verfügung stehende Wärmeenergie besser ausgenutzt werden kann, d. h. eine Verbesserung des Wirkungsgrades eintritt.

Gcmüß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Behälter mit wenigstens einem Paar Elektroden und einer leicht verdampfbaren und ionisierbaren Substanz im Innern eines Kernreaktors angeordnet ist, daß die gekühlte Filektrode des Paares eine Temperatur unterhalb der Kondcnsationstempcratur des ionisierten Dampfes hat und die nichtgekühlte Elektrode mit einer sehr dünnen Brennstoff- »chieht aus einem spaltbaren Material bedeckt ist, daß die Substanz im wesentlichen direkt oder indirekt durch die elektromagnetische Strahlung des Reaktors verdampft wird, während die nicht gekühlte Elektrode mittels Spaltreaktionen erwärmt wird, die durch die Neutronenstrahl^ des Reaktors in der BrennstofT-schicht ausgelöst werden, und daß der bei der Verdampfung entstehende Dampf durch Teilchen und ionisierte Strahlen aus den Spaltreaktionen des Reaktors und der Schicht ionisiert wird.

Durch die Anwendung eines ionisierbaren und leicht verdampfbaren Gases wird bei der Einrichtung nach der Erfindung gegenüber der Einrichtung nach der vorgenannten deutschen Patentschrift eine erhebliche Leistungssteigerung erzielt, Dies hängt vor allem damit zusammen., daß infolge der Kondensation an der gekühlten Elektrode eine zusätzliche Ladungstrennung auftritt, Die positiven Ionen und die freien negativen Elektronen in dem ionisierten Gas bewegen sich in Richtung auf die kalte und die wärme Elektrode. Auf der Seite der warmen Elektrode erfolgt die Bewegung der freien Elektronen wegen ihres geringeren Gewichtes im Vergleich zu den Ionen mit größerer Geschwindigkeit, was zur Folge hat, daß sich an dieser Elektrode im Vergleich zum Strömungsmittel ein negatives Potential einstellt.

Auf der Seite der kalten Elektrode entstehen durch Kondensation des ionisierten Gases Flüssigkeitströpfchen. Diese Tröpfchen nehmen die freien Elektronen auf und erhalten somit ein negatives Potential. Im Vergleich zu den positiven Ionen sind die negativ geladenen Flüssigkeitströpfchen wesentlich schwerer, so daß auf dieser Seise die positiven Ionen sich mit größerer Geschwindigkeit als die Flüssigkeitströpfchen zur kalten Elektrode bewegen. An dieser Elektrode stellt sich somit ein positives Potential im Vergleich zum Strömungsmittel ein.

Das Potential an der gekühlten Elektrode hängt von dem Verhältnis der Massen der positiv und negativ geladenen Teilchen ab. Es kann unter bestimmten Umständen in bezug auf die Strömungsmittel null oder sogar negativ sein, wobei es allerdings dem Betrag nach weniger negativ ist, als das Potential der warmen Elektrode. Die ausnutzbare elektromotorische Kraft hängt bei der Einrichtung nach der Erfindung von der Differenz zwischen den Potentialen der kalten und der warmen Elektrode ab.

Nach der weiteren Ausgestaltung der die Erfindung aufweisenden Einrichtung sind die Elektroden eines Paares koaxial zueinander sngeoi.i; et.

Zur Erzielung einer höheren Spannung ist in weiterer Ausgestaltung der die Ertindung aufweisenden Einrichtung eine Reihe von Elektrodcnpaaren vorgesehen, bei denen die gekühlte Elektrode jedes Paares — mit Ausnahme einer Randelektrodc der Reihenschaltung — in unmittelbarer Nahe der nicht gekühlten Elektrode ihres benachbarten Paares angeordnet und thermisch von ihr isoliert ist und bei denen die ncbeneinanderliegenden, unterschiedliche Temperaturen aufweisenden Elektroden benachbarter Paare elektrisch miteinander verbunden sind und zwischen einer gekühlten Randelektrode eines ersten Paares und der nicht gekühlten Randelektrode eines letzten Paare? de·¹ Reihenschaltung eine Spannung abnehmbar ist

Eiine weitere Ausbildung der die Erfindung aufweisenden Einrichtung sieht vor, daß die thermische Iso lierung durch Evakuierung der /wischen den ancinan derliegendcn Elektroden unterschiedlicher Tempera tür befindlicher. Räume erzielt wird.

Eine weitere Ausbildung besteht darin, dal) sämtlich! Elektroden koaxial ineinander angeordnet sind und mit Ausnahme der in der Mittelachse liegenden Elek trode, Hie Form eines Handschuhfingers aufweisen

In weiterer Ausbildung der die Erfindung aufweisen den Einrichtung besteht die gekühlte Elektrode bzw bestimmte gekühlte Elektroden aus zwei metallische! Wilnden, zwischen denen ein Kühlmittel umläuft.

Eine weitere Ausbildung sieht vor, daß die nich gekühlte mittlere Elektrode aus einem metallische

zylindrischen Slab und ihre BrennstofTschicht aus Uran oder einer Uranverbindung, beispielsweise Urankarbid oder Uranoxyd, besieht.

Bei einer anderen Ausführungsform bestehen in weiterer Ausbildung der die Erfindung aufweisenden Einrichtung die nicht gekühlten, handschuhfingerförmigen Elektroden aus Metallteilen, die außen mit der Brennstoffschicht aus Uran oder einer Uranverbindung, z. B. Urankarbid oder Uranoxyd, bedeckt sind. to

In weiterer Ausbildung der die Erfindung aufweisenden Einrichtung kann als leicht verdampfbare und ionisierbare Substanz ein Alkalimetall, z. B. Natrium, vorgesehen sein, das sich in einem metallischen Tiegel befindet, der seinerseits in einem Behälter aus Isoliermaterial, z. B. aus Quarz, angeordnet ist.

Als leicht verdampfbare und ionisierbare Substanz kann nach der weiteren Ausgestaltung der die Erfindung aufweisenden Einrichtung auch Quecksilber vorgesehen sein, das in einem Behälter aus Isoliermaterial, »o z. B. aus Quarz, angeordnet ist.

Die Brennstoffschichten aus spaltbarem Material können in weiterer Ausbildung der die Erfindung aufweisenden Einrichtung eine Masse aufweisen, die es ermöglicht, mit schwerem Wasser als Kühlmittel für die gekühlten Elektroden und gleichzeitig als Moderator einen Kernreaktor zu bilden.

Bei dem Kernreaktor, in dem die Einrichtung zur ' !ickten Umwandlung von Wärmeenergie in elektrische Energie verwendet wird, handelt es sich Vorzugsweise um einen Wasserbeckenreaktor.

Ausführungsbeispiele der die Erfindung aufweisenden Einrichtung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt (die nicht gekühlte Elekirode ist nur teilweise geschnitten) einer Einrichtung zur direkten Umwandlung von Wärmeenergie, die in einem Wa„scrbeckenreaktor angeordnet ist und bei der als verdampfbare Substanz Natrium vorgesehen ist, und

F i g. 2 einen weiteren Längsschnitt einer analogen Einrichtung für die Erzeugung höherer Spannungen, bei der mehrere Elektroden koaxial ineinandergesetzt sind und die verdampfbare Substanz aus Quecksilber besteht.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 1 ist die Elektrode A des Elektrodenpaares A, C durch umlaufendes Wasser, das bei J eintritt und bei K austritt, auf eine Temperatur abgek'ihlt, die unterhalb der Kondensat ior.stemperatur des Dampfes liegt. Der erzeugte Strom wird zwischen den Elektroden A und C an den Klemmen α unc! c über die Leiter M und N abgenommen. Dabei wird die gekühlte Elektrode A positiv in bezug auf die nicht gekühlte Elektrode C. Hier wird im Gegensatz zu Diodenumformern die gekühke Elektrode positiv im Verhältnis zur warmen Elektrode.

Der Dampf kann beispielsweise dadurch erhalten werden, daß man von einer Substanz U ausgeht, die in einem Behälter 12 angeordnet ist, der sich in der Nähe der nicht gekühlten Elektrode C befindet. Die So Substanz U kann aus Natrium, das einen Siedepunkt von 88O⁰C bei .lormalem Druck hat, wie bei der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform, oder aus Quecksilber mit einem Siedepunkt von 357°C bei normalem Druck (F i g. 2) oder aus einer anderen ver- dampibarcn und leicht ionisierbaren Substanz, wie z. B. Wasser, Caesium oder Kalium, bestehen.

(Im die Substanz Il zu verdampfen und zu ionisieren und um die nicht gekühlte Elektrode C zu erwärmen, bedeckt man die nicht gekühlte Elektrode C mit einer sehr dünnen Schicht 13 eines spaltbaren Stoffes; die Stärke der Schicht liegt in der Größenordnung von z. B. etwa einem Hundertstel Millimeter. Als/weckmäßig hut sich erwiesen, eine Schicht aus Uranoxyd oder -karbid zu benutzen. Die gesamte Anordnung, bestehend aus dem Eleklrodenpaar A, C und dem Behälter 12 mit der Substanz 11, ordnet man in einem Kernreaktor, vorzugsweise einem Wasserbeckenreaktor, an (in F i g. I ist ein Ende dieses Reaktors dargestellt, dessen seitliche Wand mit 14 und dessen Boden mit 15 bezeichnet ist), bei dem der Moderator aus einer Masse 16 aus leichtem oder schwerem Wasser besteht.

Bei der in F i g. I dargestellten Ausführungsform hat die gekühlte Elektrode A die Form eines Handschuhfingers. Sie besteht aus zwei Wänden 17, 18, zwischen denen Kühlwasser zirkuliert, das durch das Rohr J eingeleitet wird, das in .'en Spalt zwischen dsn beiden Wänden eintaucht. Dei Behälter 12 ist in der unteren Hälfte angeordnet und wird von der Elektrode Λ umgeben. Wenn man als zu verdampfende Substanz Quecksilber nimmt, besteht der Behälter aus QuiAz (F i g. 2); verwendet man als verdampfbare Substanz Natrium oder ein anderes Alkalimetall, so benutzt man einen aus zwei Teilen bestehenden Behälter, nämlich einen Behälter 12a aus Quarz und einen Tiegel Mb aus Stahl, der im Innern des Behälters 12« angeordnet ist. Die nicht gekühlte Elektrode C, die konzentrisch zu der gekühlten Elektrode A ungeordnet ist, besteht aus einem zylindrischen Stab 19, z. B. aus Stahl, der mit einer Schicht aus Uran oder einer Uranverbin.dung (z. B. Urankarbid oder Uranoxyd) bedeckt ist. Dabei befindet sich das untere Ende 19i/ der Elektrode C vorzugsweise ein wenig oberhalb des Spiegels 20 der flüssigen Substanz 11.

Die gekühlte Elektrode A ist an einem Ring 21 befestigt, die nicht gekühlte Elektrode C hängt ebenso an einem Ring 22 unter Zwischenlagerung eines Pfropfens 23 aus Isoliermaterial. Eine torischc Dichtung 25 befindet sich zwischen den Ringen H und 22, um zu vermeiden, daß Dampf aus dem Ringraum 24 zwischen den Elektroden A und Centweicht. (Die Stärke d dieses Ringraumes liegt beispielsweise in der Größenordnung von 1 Zentimeter.)

Die Einrichtung arbeitet wie folgt: Ausgehend davon, daß der Reaktor 14, 15, 16 in Betrieb ist, erwärmen die Strahlen großer Energie (X-Strahlen und Gamma-Strahlen) den Tiegel 12Λ, wobei das -Jarin be-'indliche Natrium Il zum Schmelzen kommt und verdampft. Der Behälter 12a aus Quarz bildet dabei die Isolierung zwischen dem warmen Tiegel Hh und der gekühlten Elektrode A.

Die Neutronen η des Wasserbeckenreaklors, die durch die Moderatormasse 16 verlangsamt werden, rufen im Innern der Schicht 13 der Elektrode C Spaltreaktionen hervor, wodurch die Elektrode C erwärmt wird.

Der in dem Ringraum 24 aufsteigende Natriumdampf wird einerseits durch die Strahlung und die ionisierten Irilchen des Reaktors und andererseits durch die ionisierten Teilchen der Schicht 13 ionisiert. An der Oberfläche der gekühlten Elektrode A kondensiert der Natriumdampf, und das Kondensat fließt an der Wandung in den Behälter 12 zurück. Für die an gestrebte Wirkung ist es unerläßlich, daß das im Ringraum 24 aufsteigende ionisierte Medium kondensier-

bar isl und sich in beträchtlichem Umfang an der gekühlten Elektrode A niederschlägt. Die warme Elektrode C hat eine Temperatur, die unterhalb der Temperatur liegt, bei der eine thermische Elektronenemission auftritt.

Um das Wärme- und lonisationsvermögen der Schicht 13 zu vergrößern, macht man ihre Oberfläche zweckmäßigerweise möglichst groß und gibt dem Stab 19, der die Elektrode C darstellt, eine geeignete geometrische Form, indem man ihn beispielsweise mit Rippen oder einem Gewinde versieht. Durch Regelung, beispielsweise der Dicke der Schicht 13, richtet man es so ein, daß die Temperatur des Stabes 19 ungefähr 300 bis 600' C während des Betriebes beträgt.

Die Kühlung der Elektrode A kann man an Stelle der Verwendung von zwei Wänden, zwischen denen ein Kühlmittel, z. B. Wasser, zirkuliert, auch so vornehmen, daß die Elektrode A aus nur einer Wand 17 besteht, die direkt in den Reaktor eintaucht, wobei die Masse des leichten oder schweren Wassers des Reaktors ausreicht, um die Elektrode A oder 17 auf einer Temperatur zu halten, die unterhalb der Kondensationstemperatur der Substanz 11 liegt (denn das Wasser eines Reaktors hat im allgemeinen eine Temperatur von ungefähr 55^CC). Diese Ausführungsform ist in F i g. 2 dargestellt.

Wünscht man erhebliche Spannungsdifferenzen zu erhalten, so benutzt man eine Reihe von Elektrodenpaaren A, C, von denen jedes aus einer nicht gekühlten Elektrode C₁, C₂, C₃ und einer gekühlten Elektrode A₁, A₂, A₃ besteht; dabei ist die nicht gekühlte Elektrode jedes Paares (ausgenommen die des letzten) in unmittelbarer Nähe der gekühlten Elektrode des nächsten Paares angeordnet, und die benachbarten Elektroden zweier aufeinanderfolgender Paare sind voneinander dadurch thermisch isoliert angeordnet, daß man zwischen ihnen einen Raum E₁₂, E₂₃ frei läßt, der soweit wie möglich evakuiert ist. Man verbindet über Leiter r/12, </23 die nicht gekühlte Elektrode jedes Paares, ausgenommen die Elektrode C₃ des letzten Paares, mit der gekühlten Elektrode des folgenden Paares, das, jedoch thermisch isoliert, daneben liegt.

Zwischen der gekühlten Elektrode A₁ des ersten Paares und der nicht gekühlten Elektrode C₃ des letzten Paares wird die Spannung abgenommen, die gleich der Summe der Einzelspannungen ist, die von jedem Eleklrodenpaar erzeugt werden. Man kann jedes gekühlte und nicht gekühlte Elektrodenpaar, wie in F i g. 1 dargestellt, ausbilden und solche Paare nebeneinander anordnen; es ist jedoch vorteilhafter, wie in F i g. 2 dargestellt, koaxiale Elektroden zu verwenden, bei denen die eine in die andere eingesteckt ist.

Bei dem in F i g. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die gekühlte Elektrode A, aus einem einfachen Rohr mit halbkugelförmigem Boden, das an einem Ring 21 befestigt ^;st und in die Masse 16 aus schwerem oder leichtem Wasser eines Atomreaktors eintaucht, wodurch eine ausreichend niedrige Temperatur aufrechterhalten wird, um die Quecksilberdämpfe zu kondensieren, während die gekühlten Elektroden A₂ und A₂, wie bei der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform, aus zwei Wänden 17 und 18 bestehen, zwischen denen Kühlwasser zirkuliert, das durch die Rohre J zufließt und durch die Rohre K abgeführt wird.

Die nicht gekühlte Elektrode C₃ ist genauso ausgebildet wie die Elektrode C der Fig. 1. Sie besteht aus einem Stab 19, der mit einer sehr dünnen Sicht 13 aus Uran oder einer Uranverbindung, wie ζ. Β Uranoxyd oder Urankarbid, bedeckt ist. Während de; Betriebes erwärmt sich der Stab auf eine Tcmperatui von 300 bis 600⁰C. Demgegenüber bestehen die nichl gekühlten Elektroden C₁ und C₂ aus einem Rohr mil halbkugelförmigcm Boden, das außen mit einer schi dünnen Schicht 13aus Uran oder einer Uranverbindunf bedeckt ist, um durch Spaltungen, die in diesel Schicht durch langsame Neutronen η aus dem Reaktoi

ίο hervorgerufen werden, ebenfalls auf eine Temperalui von 300 bis 600"C erwärmt zu werden.

Im Innern des unteren Abschnittes jeder gekühlter Elektrode ist ein Behälter 12,, 12* 12₃ angeordnet, dei Quecksilbern,, H₁, H₃ enthält; die Oberfläche20 des Quecksilbers in den Behältern befindet sich vorzugsweise unterhalb des äußersten Endes der Schicht aus spaltbarem Stoff 19a für die Elektrode C₁ und 19i für die Elektrode C₂. Die Behälter 12„ I2₂ und 12₃ bestehen aus einem Stoff, der sowohl wärme- als auch

ao elektrisch isolierend ist, z. B. aus Quarz, um zwischen den Elektroden eine Wärme- und eine elektrische Isolation zu erhalten.

Wie bei dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel, sind torusförmige Dichtungen 25 zwischen der

as gekühlten Elektrode und der nicht gekühlten Elektrode jedes Paares vorgesehen. Zum anderen benutzt man torusföiinige Dichtungen 26 zwischen einer nicht gekühlten Elektrode und einer gekühlten Elektrode zweier aufeinanderfolgender Paare, um zwischen die sen benachbarten Elektroden das Vakuum aufrecht zuerhalten, das man anfangs erzeugt hat.

Schließlich sind Leiter q₁₂ und ^₂₃ vorgesehen, um die Elektrode C₁ mit der Elektrode A₁ einerseits und die Elektrode C₂ mit der Elektrode A₃ andererseits zu

verbinden. Über die Leiter M und W wird die Potentialdifferenz abgenommen, die an den Klemmen a und c bzw. den Elektroden A₁ und C₃ verfügbar ist. Die Vorrichtung arbeitet analog der in F i g. 1 dargestellten, wobei die langsamen Neutronen η des Reak- tors Spaltungen in den Schichten 13 der Elektroden C₁, C₂ und C₃ hervorrufen. Gleichzeitig rufen die Röntgen- und Gamma-Strahlen des Reaktors eine Erwärmung der Quecksilbersubstanzen H₁, H₂, H, hervor, wodurch diese teilweise verdampfen. Die Quecksilber-

dämpfe steigen in den ringförmigen Spalten IA₂ und 24₃ hoch und werden dort durch die ionisierenden Teilchen, die aus dem Reaktor kommen und die durch die Spaltungen in den Schichten 13 entstehen, stark ionisiert. Man erhält somit warme ionisierte dünne Dampfstrahlen B₁, B₂ und B₃ in den Zwischenräumen IAi, 24₂ und 24₃; dieser Dampf kondensiert auf den gekühlten Elektroden A₁, A₂ und A₃, so daß Potentialdifferenzen zwischen den Elektroden jedes Paares entstehen. Da die verschiedenen Elektrodenpaare in

Reihe über Leiter q₁₂ und ^₂₃ geschaltet sind, erhält man zwischen den Klemmen α und c eine Gleichspannung, die der Summe der Einzelspannungen entspricht, die jedes Elektrodenpaar erzeugt.

Claims (16)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur direkten Umwandlung von Wärmeenergie, insbesondere von Spaltwärme eines Kernreaktors, in elektrische Energie, bei der wenigstens ein Elektrodenpaar mit ionisiertem Dampf in

Berührung steht und eine der Elektroden des Paares gekühlt ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Behälter mit wenigstens einem Paar der Elektroden (A, C) und einer leicht verdampf-

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bireii und ionisierbaren Substanz (ID im Innern eines Kernreaktors ungeordnet ist. daß die gekühlte Elektrode (A) des Paares eine Temperaturunterhalb der K ondensationslcmperatur des ionisierten Dampfes hat und die nicht gekühlte Elektrode (C) mit s einer sehr dünnen BrennslofTschicht (13) aus einem spaltbaren Material bedeckt ist, daß die Substanz (II, in wesentlichen direkt oder indirekt durch die elektromagnetische Strahlung des Reaktors verdampft wird, während die nicht gekühlte Elektrode m (C) mittels Spaltreaktionen erwärmt wird, die durch die Neutronenslrahlcn des Reaktors in der Brennstoffschicht ausgelöst werden, und daß der bei der Verdampfung entstehende Dampf durch Teilchen und ionisierende Strahlen aus den Spallreaktionen is des Reaktors und der Schicht ionisiert wird.

2. Hinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden eines Paares koaxial zueinander angeordnet sind.

3. Hinrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß in dem Behälter zur Erzielung höherer Spannungen eine Reihe von Elektrodenpaaren vorgesehen ist. daß die gekühlte Elektrode (/(.,. /1_;1) jedes Paares - mit Ausnahme einer Randelcktrode (A₁) der Reihenschaltung — in unmittelbarer Nähe der nicht gekühlten Elektrode (C₁. C₂) ihres benachbarten Paares angeordnet und thermisch von ihr isoliert ist. daß die nebcneinanderlic enden, unterschiedliche Temperaturen aufweisenden Elektroden benachbarter Paare (C₁, A₂: C₂. A₃) elektrisch miteinander verbunden sind und daß zwischen einer gekühlten Randelektrode [A₁) eines ersten Paares und der nicht gekühlten Randclektrode (C₁) eines letzten Paares der Reihenschaltung eine Spannung abnehmbar ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Isolierung durch Evakuierung der zwischen den aneinandcrliegenden Elektroden (C,. A₁: C₂. A₃) unterschiedlicher Temperatur befindlichen Räume erzielt wird.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 und 4. dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Elektroden koaxial ineinander angeordnet sind und. mit Ausnahme der in der Mittelachse liegenden Elektrode (C₁). die Form eines Handschuhfingers aufweisen.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß die gekühlte

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40 Elektrode (A) bzw. bestimmte gekühlte Elektroden (A₂. A₃) aus zwei metallischen Wänden bestehen, zwischen denen ein Kühlmittel umläuft.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2, 5 oder fi. dadurch gekennzeichnet, daß die nicht gekühlte mittlere Elektrode (C; C₁) aus einem metallischen zylindrischen Stab (19) und ihre Brennstoffschicht (13) aus Uran oder einer Uranverbindung bestellt.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Stab (19) aus Stahl und die »rennstoffschicht (13) aus Urankarbid oder Uranoxyd besteht.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht gekühlten, handschuhfingerförmigen Elektroden (C₁. C₂) aus Metallteilen bestehen, die außen mit der Brennstoffschicht (13) aus Uran oder einer Uranvcrbinduiig bedeckt sind.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffschicht (13) aus Urankarbid oder Uranoxyd besteht.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis !0, dadurch gekennzeichnet, daß die leicht verdampfbare und ionisierbare Substanz ein Alkalimetall ist. das sich in einem metallischen Tiegel (12/)) befindet, der seinerseits in einem Behälter (12a) aus Isoliermaterial angeordnet ist.

12. Einrichtung nach Anspruch 11. dadurch gekennzeichnet, daß das Alkalimetall Natrium ist und der Behälter (12a) aus Quarz bcjicm.

13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10. dadurch gekennzeichnet. d?ß die leicht verdampfbare und ionisierbare Substanz. Quecksilber ist. die in einem Behälter(12,; \2,: M₃) aus Isoliermaterial angeordnet ist.

14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Isoliermaterial Quarz ist.

15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

14, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoff-Schichten (13) aus spaltbarem Material eine Masse aufweisen, die es ermöglicht, mit schwerem Wasser als Kühlmittel für die gekühlten Elektroden und gleichzeitig als Moderator einen Kernreaktor zu bilden.

16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

15, dadurch gekennzeichnet, daß der Kernreaktoi ein Wasserbeckenreaktor ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 109 686/23