DE2056541A1

DE2056541A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Gewinnung von Hochtemperatur Arbeitsfluiden mittels Energiequellen niedriger Temperatur

Info

Publication number: DE2056541A1
Application number: DE19702056541
Authority: DE
Inventors: Nicholas H. Reeds Ferry N.H.; Stein Bernard Andover Mass.; Mayo Kenneth E. Nashua N.H.; Deschamps (V.St.A.)
Original assignee: Sanders Nuclear Corp
Current assignee: Sanders Nuclear Corp
Priority date: 1969-11-17
Filing date: 1970-11-17
Publication date: 1971-07-22
Also published as: FR2067341A1; IL35462A0; GB1329732A; FR2067341B1; IL35462A; US3716099A

Description

DiPL.-ING. KLAUS BEHN "2 Q 5 6 5 4 I

DI PL.-PHYS. ROBERT MÜNZHUBER

PATENTANWÄLTE

8 MÜNCHEN OS WIDENMAYERSTRASSE 5 TEL. (OS11) 2225 30-295192

Unser Zeichen: 17. November I970

A 5517O - Pp/Sc

Firma SANDERS NUCLEAR CORPORATION 95* Canal Street, Nashua. New Hampshire O3O6O, USA

Vorrichtung und Verfahren zur Gewinnung von Hochtemperatur-Arbeitsfluiden mittels Energiequellen niedriger Temperatur

Radioisotopen-Wärmequellen enthalten im allgemeinen

ein als Wärmequelle wirkendes Radioisotop, eine Einkapselung, { einen Strahlungsschirm, eine thermische Isolierung, ein Halterungsgefüge und eine WärmeUbertragungs-Leitung oder-Einrichtung. Bekanntlich wird, um Wärme aus dem Radioisotop zu gewinnen, soviel Zerfallsenergie wie möglich innerhalb der eingekapselten Radioisotop-Wärmequellen absorbiert, welche in Wärme umgewandelt wird und die Quellentemperatur ansteigen läßt. Üblicherweise wird die Wärme dann durch

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einen Wärmeübertragungsleiter zu einem thermoelektrischen Generator, einem Heizkessel oder einem Wärmeaustauscher einer vorbestimmten Ausführungsform zugeleitet. Jede einzelne, oben beschriebene Komponente arbeitet in einer bestimmten Weise für einen bestimmten Zweck, wobei die Komponenten vom Zweck her gesehen wenig miteinander zusammenwirken.

Durch die Verwendung von Radioisotopen mit Betaoder Gamma-Strahlung, wie beispielsweise Kobalt 60, wirkt die Zerfallsenergie so durchdringend,daß eine beträchtliche Menge von Photon- oder Gamma-Energie aus der Quelle entweicht und im Schiern absorbiert wird. Deshalb ist man dazu übagegangen, Materialien wie beispielsweise Kobalt 60 meistens für große thermische Quellen zu verwenden, in welchen die Selbstabsorption hoch ist und eine verhältnismäßig geringe Energiemenge der Quelle entweicht und dabei im Schirm absorbiert wird oder im ganzen entweicht. Ein weiteres Problem bei der Entwicklung von Radioisotopen-Wärmequellen besteht darin, daß die höchsten Temperaturen der Wärmequelle begrenzt werden müssen, um eine völlige Einkapselung der Wärmequelle aus Sicherheitsgründen zu ermöglichen. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, um Arbeits-

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fluide hoher Temperatur zu erhalten bei verringerten Wärmequellen-Temperaturen.

Eine weitere Aufgabe der Erf idViung - in Übereinstimmung mit der vorhergehenden Aufgabe - besteht darin, eine verminderte Quellentemperatur in einer Quelle mit durchdringender Strahlung zu erhalten.

Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Einrichtung und ein Verfahren zu schaffen, welche die Sicherheit gewährleisten, während man erhöhte Arbeitsfluid-Temperaturen erhält, die eine wirtschaftliche Ausnützung der minimal bemessenen Wärmequellen mit großer Energieausstrählung ermöglichen.

Eine zusätzliche Aufgabe der Erfindung besteht |

darin, die Erwärmung verschiedener Arbeitsfluide bei hoher Temperatur zu gestatten, die bei dieser hohen Temperatur mit den eingekapselten Brennstoffen nachteilig chemisch reagieren könnten, ohne daß die Sicherheit der Verkapselung gefährdet wird.

Es ist ein Merkmal der Erfindung, daß Arbeitsfluide mit Temperaturen, die wit über denen der Wärmequelle liegen, und zwar oft über mehrere hundert Grad, erhalten werden

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können. Ein großer Teil des Strahlungsechildes wirkt als ergänzende Wärmequelle, um das Arbeitsfluid zu erwärmen, während gleichzeitig ein kalt zugeführtes Arbeitsfluid die Energiequelle der durchdringenden Strahlung abkühlt.

Nach der Erfindung weist eine Vorrichtung, die der Gewinnung eines aufgeheizten Arbeitsfluides für eine Energieversorgung dient, eine Energiequelle mit durchdringender Strahlung auf. Ein Strahlungsabsorber befindet sich im Bezug zur Energiequelle in Betriebsstellung und hat eine höhere Temperatur als die der Energiequelle. Elemente sind vorgesehen, um den Wärmerückfluß von dem Strahlungsabsorber zur Energiequelle zu verhindern und Elemente, die einen Durchgang für das Arbeitsfluid oder einer gesonderten Kühlflüssigkeit begrenzen, so daß diese um die Energiequelle fließen kann. Das Arbeitsfluid fließt dann durch den Absorber, um eine vorbestimmte Wärmeleistung zu erhalten.

Nach dem Verfahren dieser Erfindung wird die Temperatur des Arbeitsfluids erhöht, so daß es wirksam arbeiten kann, indem ein Wärmeübertragungsfluid über eine Energiequelle mit durchdringender Strahlung geführt wird, woraufhin dieses

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oder ein anderes Warmeübertragungsfluid durch einen Energieabsorber geführt wird, welcher die durchdringende Strahlung absorbiert. Da der Absorber eine höhere Temperatur als die der Quelle hat, wird das Verfahren bzw. werden die so geleiteten Wärmeübertragungsfluide höheren Temperaturen als diejenigen der Wärmequelle ausgesetzt. Ein wesentlicher Rückfluß der Wärme zur Energiequelle wird verhindert und man erhält am Ausgang ein aufgeheiztes Fluid.

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Energiequelle eine Isotopen-Heizenergiequelle mit durchdringender Strahlung und das Warmeübertragungsfluid kühlt die durch die Strahlung erwärmte Quelle, die zusätzlich durch den Durchgang durch einen Strahlungsabsorber, welcher vorzugsweise die Form einer gedrängten Schicht hat, erwärmt wird. Die Verwendung einer aufi Absorberteilchen f

bestehenden gedrängten Schicht vorbestimmter Größe, welche als Strahlungsschild wie als Wärmeabsorber wirkt, ist wichtig, um Arbeitsfluide gleichmäßiger Temperatur vorbestimmter Wärmeleistung zu erhalten.

Die Erfindung weist ebenfalls die Verwendung von anderen, durchdringenden Energiequellen als Isotopenenergien

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auf, wie z.B. Licht- und Hochfrequenz-Energiequellen. In diesen Fällen die*nt das Arbeitsfluid dazu, die Quelle zu kühlen, wie im Falle der Isotopen-Energiequelle, wobei wiederum höhere Temperaturen im Fluid erhalten werden können, als in der Energiequelle vorliegen.

In einer Ausführungsform der Erfindung sind bei Verwendung von Isotopen-Wärmeenergiequellen diese vorzugsweise in ausgedehnten, dünnen Formen eingekapselt, um die strukturelle Einheit der Quellen zu wahren, wodurch die Sicherheit dieser erfindungsgemäßen Vorrichtungen erhöht wird.

Es ist ein Merkmal dieser Erfindung, daß klein

bemessene Vorrichtungen erhalten werden können, die eine

hohe niedrige Quellentemperatur haben, jedoch trotzdem/Arbeitsfluidtemperaturen aufweisen. Die erhitzten Arbeitsfluide können in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet werden, z.B. bei Unterwasserbohrungen, bei der Energieversorgung von Fahrzeugen, bei extrem hohen Gastemperaturen mit geregelter Zusammensetzung, bei langandauernder Wärme- und Energiezufuhr für ferngesteuerte Einrichtungen, bei mit elagener Versorgung und mit Arbeitsfluiden hoher Temperatur arbeitenden

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Bestrahlungsgeräten zur Nahrungsmittel- und Werkstoffverarbeitung, bei heißen Arbeitsfluiden für Brayton-Gasturbinen, bei thermoelektrische^ thermoionischen und anderen, einen Wärmezyklus durch elektrische Energie erzeugenden Vorrichtungen, bei Raumheizung und dergleichen.

Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen beispielsweise dargestellt, und zwar zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein AusfUhrungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 einen Querschnitt H-II der Fig. 1;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel j

Fig. 4 ein Blockschaltbild mit der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung;

Fig. 5, I

und 7 perspektivische Ansichten von Teilen bevor- ^ zugter Radioisotopen-Heizquellen-Anordnungen nach der Erfindung;

Fig. 8 ein Schema einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung; und

Fig. 9 eine persp*ektivisehe Ansicht mit Schnittzeichnungen einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform.

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In den Figuren 1 und 2 wird eine Vorrichtung 10 dargestellt, die dazu dient, Arbeitsfluide hoher Temperatur zu erhalten und die eine Durchgangslage 11, eine Quelle mit durchdringender Strahlung 12, einen Strahlungsabsorber und einen Strahlungsschirm 15* sowie ein Halterungsgefüge und ein äußeres Gehäuse 14 aufweist. In der bevorzugten Ausführungsform werden acht Radioisotopen-Heizeinheiten 12 mit durchdringender Strahlung verwendet, welche um die geometrische Mittellinie des äußeren Zylindergehäuses 14 angeordnet sind.

Die Heizquellen haben vorzugsweise eine Beta- oder Gamma-Strahlung, wie Kobalt 60, Zirkonium-Niob 95, Cer 144, Ruthenium 106, Caesium 127 und Strontium $0. Normalerweise besitzen diese Stoffe einen niedrigeren Prozentsatz an Eigenabsorption bei einer relativ dünnen Form und werden daher bevorzugt verwendet. Jedoch können auch Alpha-strahlende Radioisotope verwendet werden, welche einen viel größeren Prozentsatz an Eigenabsorption wegen der verhältnismäßig kurzen, mittleren, freien Weglänge von Alpha-Teilchen in

be

fast jedem Stoff/sitzen. Wenn Alpha-Quellen verwendet werden, dann werden die Quellen- und Schirmschichten vorzugsweise in sehr dünnen Folien und in kurzen Wegen ausgebildet,

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um die Eigenabsorption der Strahlung und die sich ergebende Aufbauwärme in den Heizquellen zu vermindern. Vorzugsweise sind die Heizquellen 12 als lange zylindrische Stäbe geformt, wenn auch ihre Form und ihre Abmessung davon beträchtlich abweichen kann, was später noch ausführlich erläutert wird.

Die in der bevorzugten Ausführungsform verwendeten acht Heizquellen sind von einer kompakten Schicht aus einem Material hoher Dichte umgeben, welche Strahlungsenergie besonders gut absorbiert. Vorzugsweise wird Wolfram verwendet, das gleichzeitig als Strahlungsschirm wie als Absorber wirkt, und dadurch eine viel höhere Temperatur als die der Heizquelle in der Vorrichtung 10 erreicht. Uran oder hochdichte keramische Stoffe, welche bekanntlich als Strahlungsschirm verwendet werden, können als Absorber die Isotopen-Heizquellen 12 umgeben. Der Absorber hat die Form von unter- |

schiedlichen Kugeln kleiner Größe, obwohl auch andere partikelartige Formen zur Regelung des Verhältnisses von leerem Raum zu Festkörperbereich und somit zur Steuerung der Heizgeschwindigkeit verwendet werden können. Ebenfalls kann ein festes Medium mit geeigneten, das Medium durchdringenden Durchflußlöchern für die den Strahlungsabsorber bildende, gedrängte Schicht verwendet werden. Manchmal

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werden auch Folien, Stäbe oder andere Formen vorzugsweise jedoch kleine unterschiedliche Kugeln verwendet, um die Durchmischung des Arbeitsfluids zu erhöhen und somit eine gleichmäßigere Arbeitstemperatur beizubehalten und ebenfalls die absorbierte Energie zu regeln, was noch beschrieben wird.

Der Durchgang 11 der bevorzugten Ausführungsform hat einen Arbeitsfluid-Eingang 15* eine obere Füllkammer 16, eine untere oder mittlere Füllkammer 17, eine Ausgangsfüllkammer 17* und einen Fluidau^gang 18. Das Wärmeübertragungsfluid fließt in der Pfeilrichtung vom Eingang 15 zur Füllkammer 16, um die Heizquelle 12 zur Füllkammer 17* durch die gedrängte Absorberschicht 15 zur Ausgangsfüllkammer 17' und zum Auslaß 18 hinaus.

Die Radioisotopen-Heizquelle 12 wird vorzugsweise durch bekannte Verkapselungsverfahren wie Schweißen und/ oder durch Abdichten des angewendeten Radioisotopes in einer vorzugsweise zylindrischen Verkapselung I9 aus einem besonders guten, hochtemperaturbeständigen Legierungsstoff, wie er von der NASA entwickelt wurde, ausgebildet. Die verkapselte Heizquelle 12 wird eingeschoben und in einem zylindrischen, verkleideten Wärmeübertragungsir al U¹,

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gehalten, welcher mit Kühlrippen 21 aus hochtemperaturbeständigem Legierungsstoff, z.B. Haste-Legierung, versehen ist und von einer Durchgangsröhre 22 für den Wärmefluß umgeben ist, die ihrerseits von einer Isolierschicht 25 und einer Halterungsröhre 24 umgeben ist, womit ein Heizmodul gebildet ist.

Die Isolierschicht 25 verhindert den Übergang von thermischer Konvexions- oder Leitungsenergie, wogegen die Übertragung von Strahlungsenergie möglich ist und kann so auf einer Materie wie z.B. einer evakuierten Mehrfachanordnung dünner Schichten aus hochtemperaturbeständiger Legierung ausgebildet sein, wie sie bei Gamma-Strahlern verwendet werden oder aus Quarz, welches bei Infrarot-Heizern verwendet wird. Die Isolierschicht 25 verhindert den Wärmerückfluß vom Absorber 15 und vermindert die Übertragung der Wärmerückleitung zur Heizquelle auf mindestens 10 %. Somit verhindert die Isolierschicht, daß sich im Absorber 15 Wärme aufbaut, welche nachteilig auf die gesamte Heizanordnung 12 einwirkt. Die Außenröhre 24, welche aus dem gleichen Material wie die Isolierschicht 25 bestehen kann, bildet mit der in Fig. 2 dargestellten Heizanordnung eine gesamte Einheit. Das Material aller Einzelteile wird dahingehend ausgewählt, daß die gewünschte

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thermische Leitfähigkeit und mechanische Festigkeit bei der erwarteten Bestimmungsternperatur gewährleistet ist.

Die Halterungsvorrichtungen 25 aus Strahlungsshhirmmaterial befinden sich unterhalb jeden Heizmodules, um deren Stellung im Gehäuse zu fixieren. Ähnliche (nicht dargestellt) Halterungsvorrichtungen befinden sich in
der Füllkammer an der Oberseite der Module. Außerdem
haltert eine durchlöcherte, kreisförmige Scheibe 26 die Heizmodule und ebenso das Absorbermaterial 13·

In der bevorzugten Ausführungsform bildet ein
inneres Gehäuse 27 den Boden der unteren Füllkammer 17. Zwischen dem inneren Gehäuse 27 und dem äußeren Gehäuse 14 befindet sich eine thermische Isolierung 28. Eine
bekannte hohe Temperaturisolierung wie Schamotte oder
Min-K kann hierzu verwendet werden.

Beim Betrieb der dargestellten Vorrichtung fließt durch den Eingang 15 ein kaltes Arbeitsfluid herein. Das verwendete Fluid ist vorzugsweise ein inertes Wärmeübertragungsfluid wie Argon, doch können auch andere Gase oder Flüssigkeiten verwendet werden, wie z.B. Luft, Helium, Wasser,

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Natrium, Kalium, Quecksilber, Dowtherm, Preon und dergleichen, da in der Auswahl von Herstellungsmaterialien und von den Belägen der nicht bewegten Teile, welche in der hier gezeigten Anlage wenig beansprucht werden, ein großer Spielraum vorliegt, aufgrund der chemischen Verträglichkeit bei den gewünschten Temperaturen. So sind beispielsweise keramische Stoffe gegenüber oxydierenden Athmosphären und hitzebeständige Metalle gegenüber reduzierenden Atmosphären sehr widerstandsfähig. Für die Herstellung der gezeigten Vorrichtung können sie beide verwendet werden. Das Kühlmittel gelangt zur Eingangsfüllkammer 16, von wo aus es durch die Gänge 22 zwischen die Rippen 21 geleitet wird und hier in unmittelbarer Näher das Radioisotopen-Heizmaterial umgibt, wobei es die Heizquellen 12 kühlt und sodann zur mittleren Füllkammer 17, anschließend durch den Absorber 15 nach oben zur Füllkammer 17* gelangt und durch die Ausgangsöffnung 18 mit einer " hohen Temperatur austritt, wonach es sich als Arbeitsfluid eignet.

Das Verhältnis von der am Schirm der enggepackten Schicht 1? absorbierten Energie zur absorbierten Wärmeenergie der Heizquelle 12 wird durch die Geometrie des Absorbers 13 und der Heizquellen bestimmt. Bine kleine dünne, vom

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Absorber I5 umgebene Quelle hat eine geringe Eigenabsorption innerhalb jeder Quelle, während große, umfangreiche Quellen oder eng gedrängte Quellen viel mehr Energie innerhalb jeder Quelle in Wärme umwandeln müssen, so daß vom Absorber 1j5 nur noch wenig absorbiert wird. Ein Heizsystem nach der Erfindung kann mit kleinen Quellen, schmalen Fluidgängen der Röhre 22 und mit einem hohen Anteil von etwa 6O bis 90 % Zerfallsenergie des Radioisotopes, welche im Absorber durch die gedrängte Schicht absorbiert wird, versehen sein. Somit kühlt das mit einer hohen Geschwindigkeit an den Radioisotop-Quellen vorbeifließende Arbeitsfluid die Quellen wesentlich und führt dabei thermische Energie ab. Das Fluid gelangt dann langsam durch das große Medium der gedrängten Schicht 1j5j erreicht dabei eine höhere Temperatur bevor es aus dem Ausgang 18 als ein so erwartetes heißes Arbeitsfluid austritt. Die Temperatur des Arbeitsfluids kann durch die Wahl der Abmessungen, der Heizquellen, der Durchflußmenge bzw.- geschwindigkeit und der verwendeten Materialien bestimmt werden. Vorzugsweise ist das Verhältnis der Austrittstemperatur des Arbeitsfluids zur Heiztemperatur größer als 1,10 : 1. Die Vorrichtungen können bei verschiedener Temperatur wie auch bei Temperaturen, die höher als 3OOO ⁰K liegen, betrieben werden. Alle Beta und Gamma aussendenden Radioisotope hab^ * die Eigenschaft, daß sie ihre Zerfallsenergie teilweise in

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ihrer eigenen Masse absorbieren, aufgrund der Isotopen-Geometrie und der Isotopen-Dichte. Deshalb ist die Berechnung der Dosisleistung einer Punktquelle ungenügend und sollte dahingehend abgeändert werden, Quellengröße und Quellendichte zu betrachten, um eine genaue Vorausberechnung der entweichenden Energie einer nicht abgeschirmten Quelle zu erhalten. Somit wird einen Analyse der Zerfallsenergie oder der Zerfallsteilchenenergie durchgeführt, d.h., es wird die mittlere freie Weglänge dieser Teilchen in verschiedenen Stoffen und die "Halbwerts"- oder "Zehnwerts"- Dicke verschiedener Stoffe für diese Teilchen für eine Heizquelle nach der Erfindung bestimmt. Typische Werte für bekannte Beta- und Gamma-Isotopen sind, wie in der nachfolgenden Tabelle aufgeführt, selbstverständlich bekannt.

Radioisotop	Bezeichnung	Absorber-Halbwert Dicke - cm Eisen Blei Uran	1.0	0.6
Kobalt 60	Co60	2.0	0.6	0.5
Zirkonium-Niob 95	(Zr-Nb)95	1.4	1.5	0.8
Cer 144	Cei44	2.2	1.5	0.8
Ruthenium 106	Ru106	2.0	0.8	0.6
Caesium 1j57	Cs157	1.6	1.1	0.6
Strontium 90	Sr90	1.8

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Aus der Tabelle geht hervor, daß, wenn die Dicke der Heizquelle dem Doppelten der Halbwerts-Dicke entspricht, etwa die Hälfte der Zerfallsenergie innerhalb des Isotops absorbiert wird, vorausgesetzt, daß die radioaktiven Atome in gleicher Weise in der Quelle verteilt sind oder daß alle von der Mitte der Quelle ausgehen. Um eine höher als 50 prozentige Heizenergie-Absorption in dem durch die gedrängte Schicht 1j5 gebildeten Schirm zu erreichen, kann eine Quellenanordnung hergestellt werden, welche weniger als zwei Halbwerts-Dicken entspricht, Die Berechnungen für dieses Ziel sind in der Technik der Nuklear-Abschirmungen bekannt. Wenn der, eine solche Quelle umgebende Schirm weniger als 1 % Quellenenergie durchläßt, dann fängt diese mehr als die Hälfte der Quellenenergie auf und wandelt sie in Wärme um.

Fig. 3 i^{st e}iⁿ Querschnitt durch eine Zylindervorrichtung der Erfindung und gleicht weitgehend der Vorrichtung 10, wobei gleiche Teile mit den gleichen Bezugszahlen versehen sind. In der Vorrichtung 40 ist die Heizanordnung 12 innerhalb des Moduls, wie in Fig. 1 dargestellt, eingeschlossen, wobei die gesamte Vorrichtung im allgemeinen symmetrische um eine vertikale Mittellinie angeordnet ist. Die Schirme am Quellenende und die

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Halterungen 41 und 42 sind eingefügt und werden durch Radialrippen kj> gehalten, um dem Fluid den Durchtritt zu ermöglichen, Die Schirmenden-Halterung 41 mit der gesamten Heizanordnung 12 kann als Einheit entfernt und ausgewechselt werden, und zwar durch einen Ladungszugang 44, welcher als kreisförmiger Deckel an dem äußeren Gehäuse über jeder Heizanordnung 12 angeordnet ist. Ein ringförmiger Untersatz 45 befindet sich am äußeren Gehäuse und dient dazu, die Vorrichtung an der betreffenden Stelle festzuspannen.

Zwischen den Füllkammern 16 und 17 ist nur eine mittelmäßige thermische Isolierung erforderlich, da das Warmeübertragungsfluid am Eingang 15 am kühlsten ist und von dort durch die Füllkammer 16 weitergeleitet wird, wobei sich das Fluid im Gang 22 auf die mittlere Temperatur " in der FUllkammer 17 erwärmt, bis es sich schließlich in der gedrängten Schicht 13 auf die höchste Temperatur in der oberen FUllkammer 47 erhitzt. Der Wärmeabfall an dieser Zwischenwand geht nicht verloren, sondern stellt für das Ausgangsfluid einen Temperaturabfall und für die Kühlflüssigkeit des Radioisotopes eine Temperaturerhöhung dar. Der Raum 47 ist mit dem Ausgang 18 verbunden, der sich

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in diesem Pall entlang der Systemachse erstreckt.

Der Boden der Vorrichtung 40, welcher den größten Teil der Vorrichtung trägt, hat die mittlere Fluidtemperatur, d.h., Wärme in dem Fluid ist von der Heizquelle, jedoch nicht von der gedrängten Schicht 13 aufgenommen worden. Der Boden der Vorrichtung muß gegen Wärmeverlust durch Wärmeleitung gut isoliert sein, wenn von der Anlage eine hohe Heizleistung gefordert wird. Daher ist der untere Teil 48 der Anordnung zwischen dem inneren und dem äußeren Gehäuse vorzugsweise mit einer Isoliermaterie ausgerüstet, z.B. Meilfachfolie, Min-K, Magnesium oder Kaolinstein. Die Zylinderseiten der Vorrichtung 40 erfordern die größte Isolierung, da das Arbeitsfluid seine höchste Temperatur beim Durchtritt durch die gedrängte Schicht 1j5 zur Füllkammer 47 erreicht. Die Seitenwände der in Fig. J5 dargestellten Vorrichtung enthalten eine Metallwand 49, welche die gedrängte Schicht einschließt und zugleich aus einer Edelstahllegierung hoher Festigkeit besteht, und welche von einer besonders guten Isolierung 50 umgeben ist,wie z.B. Mehrfachfolie oder Keramik aus Min-K. Dieser Bereich kann, wenn es gewünscht wird, a..-■:[ .a Vakuum-Kai _;«;r oder als DeWar-Gefäß ausgebildet sein, um eine λ ?ih

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wirksamere Isolierung zu erreichen. Eine im niedrigen Temperaturbereich sehr wirksame Isolierung, wie z.B. Fiberglas 51 ist zwischen das innere und das äußere Gehäuse gebracht, um die Isolierung der Seitenwand weiter zu verbessern. Der Pluidausgang 18 wird in der bekannten Weise isoliert, und zwar mit einem für hohe Temperatur geeigneten Führungsrohr, wie es in 52 gezeigt ist.

In einem besonderen Beispiel der Erfindung kann, wenn Stäbe aus Kobalt mit einem Durchmesser von i8mm und einer Länge von 38 cm in der Ausführungsform der Fig. 3 bei acht Radioisotop-Heizquellen verwendet werden und Argon als Wärmeübertragungsfluid dient, innerhalb einer Oberflächentemperatur von 85O⁰C der Heizquelle und 2000⁰C Gasausgangstemperatur ein Betrieb erfolgt. Die gleiche Einheit kann bei 49O⁰C Oberflächentemperatur der Quelle und 9OO°C Ausgangstemperatur betrieben werden. Geringe Abänderungen dieser Ausführung bestehen meistens darin, die Größe der Isolierschicht 23 und die der Durchströmgeschwindigkeiten zu verändern, um dadurch die Quell- und Ausgangstemperaturen über einen extrem hohen Bereich nach Wunsch variieren zu können und um Ausgangstemperaturen

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zu erhalten, die so hoch liegen, wie es das ausgewählte Einfassungs-Material zuläßt. In diese Ausführungsform werden Wolframkügelchen mit einem Durchmesser von 3,17 mm verwendet, welche die Energiequellen umgeben und Nickelkügelchen mit dem gleichen Durchmesser, welche sich innerhalb des von den Energiequellen gebildeten Kreises befinden.

Fig. 9 zeigt im allgemeinen die Vorrichtung 90, welche im Grunde den Vorrichtungen der Fig. 1 bis 3 gleicht, obwohl sie gewisse zusätzliche Merkmale aufweist. Die Vorrichtung 90 ist üblicherweise um eine vertikale Mittelachse symmetrisch angeordnet und hat vorzugsweise acht gleiche, verlängerte Heizenergiequellen 9I. Eine eng gepackte Schicht 13 aus Wolframkügelchen mit vorzugsweise gleichem Durchmesser umgibt die Heizquelleneinheiten und ist ebenfalls in der Mitte angeordnet, um als Strahlungsabsorber zu wirken und um Durchgänge für die Fluife zu schaffen, wie bereits beschrieben wurde. Die eng gepackte Schicht wird durch einen zylindrischen Wandteil oder durch

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ein 4*t-Gehäuse/eingeschlossen, welches mit Durchgängen 93, die von einem Ende zum anderen Ende reichen, versehen ist, um die Heizquelleneinheiten zu haltern.

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Die Durchlässe des Arbeitsfluids, dessen Flußverlauf durch die Pfeile 9^· dargestellt ist, bestehen aus einem Eingang 95» den ringförmigen Eingangsfüllkammern 96 und 96', einen in der Seitenwand befindlichen Gang 97, eine Ausgangsfüllkammer 9<3 und eine Ausgangsröhre 99· Dieser Strömungsverlauf bewahrt die Wärmeverluste aus der Anlage und schützt die äußere Halterung vor überhöhter Temperatur.

Die Heizquelleneinheiten 91* die am besten an der rechten Seite der Fig. 9 dargestellt sind, bestehen jeweils aus dem bekannten radioaktiven Isotop Kobalt 60, den Brennstoffkapseln 100, welche von einen Ende zum anderen innerhalb eines zylindrischen Mantels 101 eingekapselt ist, welcher in zylindrische Wolframelemente 102 als Endschirmfceile in bekannter Weise eingepaßt ist. Der Durchmesser dieser Vorrichtung ist kleiner als der des Dämpfers (deceleration damper) 106, um einen freien Durchgang durch die Röhre 109, die noch beschrieben wird, zu ermöglichen. Den Mantel 101 umgibt ein Rückfluß-Ubertemperaturbegrenzer 103 aus Kalium, welcher einen luftleeren Gang 104 begrenzt und mit einem Gang eines luftgekühlten RückflußStrahlers 105 mit nach außen gerichteten Rippen verbunden ist. In dem RUckfluß-übertemperaturbegrenzer befindet sich kaliumhitiges Metall, welches dahingehend wirkt, überschüssige Wärme ab-

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zuführen, wenn die Heizquellen sich über einen bestimmten Punkt hinaus erwärmen. Eine übergroße Temperatur in den Heizquellen bewirkt eine Verdaapfung des Kaliums, woraufhin ein gasförmiger Kaliumfluß zu den Strahlern 105 führt, wo die Gase kondensieren, Wäreeenergie abgeben und das kondensierte flüssige Kalium zurückfließt, um dann wieder die Heizquellen zu umgeben.

Der Begrenzer 103 ist von einer gerippten Röhre 106 umgeben, welche Gänge für das Arbeitsfluid schafft, damit dieses um die Heizquelleneinheit fließen kann, wie noch beschrieben wird. Eine innere Isolierungshülse 107 umgibt die gerippte RoTire 106, die ihrerseits von einer besonders guten Isolierung 108 umgeben ist. Die Verkleidungselemente 109 und 110 werden ebenfalls mit einer besonders guten Isolierung belegt, um die Wärme innerhalb der eng gepacKten Schieht zu halten, welche durch die durchdringende Strahlung von der Heizquelle her erhalten wird. Jede der Heizquelleneinheiten 91 ist vorzugsweise so beschaffen, wie oben besehrieben.

Vorzugsweise ist jede Heizquelleneinheit in der Vorrlc tung mittels eines metallischen Sp®>r™\i:&<^> ■" ?

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welcher an der Unterseite der Wand 92 durch Schrauben oder Bolzen 103 verschraubt wird. Der Sperring enthält eine elektrisch arbeitende Preigabespule 105* deren Leitungen durch die Vorrichtung nach außen führen. Ein Dämpfer (deceleration damper) 106 haltert den unteren Endschirm aus Wolfram und trägt ein federndes, schmelzbares Notauslaßglied 107. Bei Überhitzung schmilfczt der schmelzbare ™ Auslaß 107 und ermöglicht, daß die Heizquelle aus der Vorrichtung 90 aufgrund der Schwerkraft herausfallen kann, und zwar durch eine mit einem inerten Gas gefüllten unteren Röhre 109, falls dies gewünscht wird. Bei anderen Notfällen kann die elektrisch arbeitende Heizspule betätigt werden, um einen ähnlichen Austritts-Effekt von Kobalt 60 zu bewirken.

Die gesamte Vorrichtung ist innerhalb einer biolo- i

gischen Abschirmung 110, mit oberen und unteren Endkappen

120 eingeschlossen. Die Außenschicht bzw. das Außengehäuse

121 der Vorrichtung besteht aus einer geeigneten mechanisch starken Metallschale, welche einer hohen Temperatur gegenüber widerstandskräftig ist. Eine weiterhin ausgeführte Verbesserung der Vorrichtung 90 nach der Erfindung besteht darin, Getter-Material innerhalb der Wand 92 zu verwenden, welches unter

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der gedrängten Schicht 1j5 liegt. Der Bereich des Getter-Materials wirkt als Zwischenfüllkammer. Das Getter-Material kann aus einer mit Natrium-Kalium (NaK) gesättigten Nickelwolle Bein und wirkt in der Weise, daß nicht erwünschter Sauerstoff aus dem Arbeitsfluid durch das Reagieren des Sauerstoffes mit dem großen Oberflächenbereich des NaK entfernt wird. Andere Getter-Materialien werden dazu verwendet, um unerwünschte oder reagierende Gase zu entfernen. Die gedrängte Schicht 13 wird über dem Getter-Material mittels einer durchlöcherten Scheibe 26, wie schon beschrieben, gehaltert.

Beim Betrieb der Vorrichtung 90 wird ein inertes Gas, wie Argon oder Stickstoff, welches sich in der Anlage inert verhält, in den Gaseingang 95 eingelassen, das dann den Pfeilen 94 durchdjß ringförmige Eingangsfüllkammer 96 nach oben durch die von den Abstandsringen II5 am oberen Teil der Vorrichtung gebildeten Gänge folgt und nach unten durch die Rippen-Gänge jeder der Heizquelleneinheiten 9I geht. Das Gas wird dann durch das Getter-Material geleitet, welches vorzugsweise aus einer mit Natrium-Kaiium gesättigten Nickelwolle oder Nickelteilchen besteht, um das Gas gründlich von Sauerstoff zu reinigen, welcher in der

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gedrängten Schicht aus Wolfram schädlich sein könnte. Das so erwärmte Arbeitsfluid geht dann zu einer Auslaßfüllkammer 98 nach oben. Während es nach oben steigt, nimmt das Gas von der gedrängten Schicht Wärme auf, wie im Zusammenhang mit den anderen Ausführungsformen der Erfindung bereits beschrieben ist und tritt durch die Gasausgangsöffnung 99 nach außen. Das verwendete Gas oder das Arbeitsfluid dient zur Kühlung der Heizquelleneinheiten, während es in der gedrängten Schicht Wärme aufnimmt. Der Rückfluß-Ubertemperaturbegrenzer aus Kalium wirkt als Kühlelement, welches nur dann wirkt, wenn die Wärmequelleneinheiten schädigende Temperaturen erreichen. Sonst tritt in den Rückflußvorrichtungen kein Siedevorgang auf und der Dampftransport wird nicht beeinflußt.

Es ist ein Merkmal der Ausführungsform 90* daß '

übergroße Temperaturen in den verwendeten Wärmequellen durch die Strahler 105 verhindert werden konen, die als Wärmeaustauscher wirken. Falls erwünscht, können auch andere Vorrichtungen zum Wärmeaustausch verwendet werden. So kann beispielsweise ein Kühlmittel direkt um die Heizquelleneinheiten gelegt werden, welches nach außen von der Vorrichtung 90 geführt werden kann.

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Ein weiteres Merkmal 1st die Verwendung von Getter-Material in der Vorrichtung bevor das Arbeitsfluid auf das Wolfram trifft, wodurch es überflüssig wird, die WoI-framkügelchen mit einer Schutzschicht zu überziehen.

Die gedrängte Schicht 1j5 kann, wie beschrieben, entsprechend der anderen Ausführungsformen der Erfindung ausgebildet sein. So können beispielsweise für die Kügelchen verschiedene Materialien verwendet werden. Es können also in dem äußeren ringförmigen Bereich der Schicht Wolframkügelchen und in dem direkt unter der Ausgangsfüllkammer 98 liegenden Bereich Niekelkügelchen verwendet werden. Eine geeignete, besonders gute Isolierung oder eine sonstige Wärmeisolierung kann verwendet werden, wo immer diese im Gehäuse 111 erforderlich wird, um die Wirksamkeit zu erhöhen und den nach außen tretenden Wärmeverlust zu verhindern.

Daraus geht hervor, daß für die Kolbalt 60-Heizquellen und die gedrängte Schicht unabhängige Kühlsysteme geschaffen werden können. So kann z.B. das Eingangsarbeitsfluid zur mittleren Füllkammer 112 eingelassen werden und eine gesonderte Pluidschleife oder ein Rückflußsystem kann

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zur Regelung der Temperatur der Heizquelle 100 dienen. Dies kann erforderlich sein, um einen möglichen Übertritt von Radioisotopen-Material in die Arbeitsfluidschleife zu verhindern. Dies kann aber auch in geschlossenen Schleifenverfahren erwünscht sein,in welchen die Temperatur des rückfließenden Fluids oder die Eingangstemperatür des Arbeitsfluids die gewünschte Heizquellentemperatur überschreitet.

In einem besonderen Beispiel der Vorrichtung in Fig. 9 betragen die Gesamtabmessungen der Einheit zirka To cm im Durchmesser und das Gehäuse 121 zirka 125 cm in der Höhe. Dabei wiegt die Vorrichtung etwa 498 kg.

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Das ganze Baumaterial besteht aus rostfreiem Stahl mit Ausnahme des im Gehäuse befindlichen Baumaterials, welches einer hohen Temperatur ausgesetzt wird und aus Inconel oOO besteht. Der durch die Mitte der Heizquellen gebildete Kreis hat einen Durchmesser von Io cm mit im Kreis befindlichen Nickelkügelchen mit einem Durchmesser von etwa j5 mm, sowie mit Nickel belegten, voroxydierten WoIframkügelchen mit einem Durchmesser von etwa 3 mm, welche die Mitte wie gezeigt umgeben, in einem Außendurchmesser von etwa 40 cm. Die Heizauellen bestehen aus Kobalt 60. Diese Anlage sieht eine 25/3-ige Absorption der ganzen Energie in den Heizquellen-Kapseln und eine 75^-ige Absorption der Gesamtenergie in der gedrängten Schicht vor. Die jede Heizquelle von der gedrängten Schicht trennende Isolierschicht besteht aus Fiberfrax mit einer Dicke von etwa 4,6 mm. Bei einer Argon-Durchlaßmenge von etwa 73 gi° pro Sekunde beträgt die Singangstemperatur \o°C, die mittlere Temperatur der Füllkammer beim Getter 4OO^CC und die Uisgangstemperatur 90O⁰C. Die biologische Abschirmung besteht aus verarmtem Uran mit einer Dicke von etwa S,2 cm bei einer Oberflächen-Dosisleistung, welche 200 mr pro Stunde nicht überschreitet,

Die Figuren 5 bis 7 stellen eine \veitere Verkapselung einer Radioisotopenheizquelle dar, welche in die Vorrichtungen

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10 und ^O dieser Erfindung eingesetzt werden kann. Die Heizouelle 52 ist so ausgeführt, daß eine kalte Verkapselung ermöglicht wird und daß sehr hohe Prozentsätze von anwendbarer Zerfallsenergie in die gedrängte Schicht 13 gebracht werden können. Dadurch wird die Heizquelle direkt in einer mit Rippen versehenen Vorrichtung in bekannter Weise ausgebildet, wobei si ah die Rippen in Längsrichtung erstrecken. Kobalt oder andere Stoffe wie Thulium oder Thuliumoxyd werden als ein Draht oO ausgebildet und innerhalb einer Rühre aus Zirkon 61 eingeschlossen. Bekannte, geeignete kalt verkapselte Materialien, wie Kolybdän oder Tantal können an Stelle von Zirkon verwendet werden. Die in Figur 5 dargestellte Vorrichtung wird sodann eingedrückt, gezogen oder gepreßt, um ein extrem dünnes, geripptes, verkapseltes, kaltes Radioisot/open-Target .02 zu erholten. Das Target 62 wird auf die entsprechende Länge gebracht und geeignete Endkappen 6j5 v/erden an dieses angeschweißt oder anderweitig dichtend angebracht, um eine Verkapselung zu bilden. % Das verkapselte kalte Target wird dann für eine bestimmte Zeit bestrahlt, um so preiswerte Radloisotopen-Heizquellen zu erhalten, welche eine sehr niedrige Eigenabsorptions-Charakteristik aufweisen und welche als Einheit in Vorrichtungen|wie 10 und nach der Erfindung eingesetzt werden können. Wegen der aus einem Stück bestehenden rippenförmigen Ausbildung der Verkapselung

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haben, unter Berücksichtigung von zufälligem Bruch der Vorrichtungen 10 und 40 der Erfindung, die einzelnen Heizquellen eine sehr geringe innere Erwärmung, wodurch eine viel geringere Wahrscheinlichkeit besteht, daß ein Bruch auftritt und radioaktive Stoffe frei v/erden.

In manchen Fällen können die Vorrichtungen 10 und der Erfindung mit Elementen zur Regelung der Höchsttemperatur ausgerüstet sein. V/ie in Figur 3 dargestellt, kann eine einer hohen Temperatur widerstehende, eine hohe V/arme leitende Röhre 55 in die Vorrichtung 40 gebracht werden und innerhalb der gedrängten Schicht 13 eingesetzt werden. Diese Heizröhre dient dazu, unerwünschte Wärme abzuführen, um damit die Höchsttemperatur der Schicht I3 zu regeln und um die übergroße Energie auszugleichen, welche zu Beginn der Lebensdauer des Radioisotopes entstehen kann, wodurch die Ausgangstemperatur des Arbeitsfluids auf einen vorbestimmten, konstanten Wert über einen wesentlichen Teil der brauchbaren Lebensdauer des Radioisotopes der Heizquellen geregelt werden kann. Die Heizrohren können die Wärme durch bekannte Verfahren, wie beispielsweise durch die Leitung eines zur Kühlung dienenden Wärmeübertragungsfluids durch ausgewählte Teile des Absorbers I3 regeln. Die Lage, Größe und Abmessungen variieren sehr, je nach Art der in bestimmten Verwendungen benötigten Regelung.

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Die Vorrichtungen der Erfindung können so ausgeführt sein, daß sie einen Zustandswechsel oder ein Sieden in der Absorberschicht zulassen, so daß ein flüssiges Arbeitsfluid in die Anlage durch den Eingang 15 eintritt und ein gasförmiges Arbeitsfluid durch den Ausgang 18 austritt, wie es beispielsweise in einem Rankinezyklus der Fall ist.

In einer solchen abgewandelten Vorrichtung kann ein

f i

ruhiger Siedevorgang und eine hohe Erwärmung des Dampes erfol- ^ gen, um eine vorbestimmte Dampfqualität oder einen Trockenheitsgrad zu erhalten, welcher im Hinblick auf Dampfturbinen-Systeme sehr viichtig sein kann. Diese Wechsel können sehr leicht durchgeführt werden, da thermische Energie bei einer gewünschten Geschwindigkeit überall in der gedrängten Schicht 13 erzeugt werden kann, in Abhängigkeit von der Dichte des verwendeten Absorbermaterials. Die Verwendung der gedrängten Schicht ermöglicht eine Veränderung ihrer Dichte und dadurch eine Veränderung der Temperatur, wie noch beschrieben itfird. Zusäztlich kann, durch i Regelung der Pluideingangsgeschwindigkeit, der Flüssigkeitspegel in der gedrängten Schicht 13 durch den von der Flüssigkeitsin die Dampfphase übergehenden Bereich geregelt werden, wobei der zurückgelegte Weg und die Erwärmung des Dampfes direkt geregelt werden können, um die gewünschte Dampfbeschaffenheit durch einfache Regelung der Durchflußgeschwindigkeit des Arbeitsfluids

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durch die Vorrichtungen zu beeinflussen.

In einem Beispiel wird eine besondere Anwendung der Vorrichtungen der Erfindung dargestellt, wobei eine Energie erzeugende Anlage, wie beispielsweise ein Brayton Gasturbinensystem 70 mit geschlossenem Kreislauf schematisch in Figur 4 dargestellt wird.

Eine verkapselte Radioisotop-Quelle 7I ist mit einem sie umgebenden Gasdurchgang 72 versehen, welcher dem \rgon-Arbeitsfluid ermöglicht, an der Isotopenquelle vorbeizufließen, um aus dieser Wärme zu gewinnen. Danach geht das \rgon durch eine aus strahlungsabsorbierenden Teilchen bestehende enggepackte Schicht 73* welche die verkapselte Radioisotopenquelle 71 und den Gasdurchgang 72 umgibt, jedoch in der Zeichnung zur Verdeutlichung gesondert dargestellt ist. Während das \rgon langsam durch die enggepakcte Schicht 73 fließt, wird es weiter durch die vom Schirm absorbierte Energie erwärmt und erreicht eine hohe Temperatur, woraufhin es in eine Gasturbine 7^· eintreten kann. Das erhitzte Argon kann expandieren und durch Andrehen des Turbinenläufers und der Welle 75 arbeiten und wid bei einer vorbestimmten Temperatur nach der Expansion herausgeführt. Ein Nachkühler 7ό kühlt das Argon auf eine noch tiefere Temperatur herab, bevor es in einen Turbinen getriebenen Verdichter 77 geschickt wird, aus diesem Verdichter bei wiederum einer* nndoron j

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Temperatur austritt, wonach das Argon durch die Heizquelle Jl zurückgetrieben wird. Überschüssige Energie, die zum Antrieb des Verdichters 77 nicht benötigt wird, kann z.B. einen Elektro-Generator 78 antreiben.

Die Brayton Gasturbine, der Rankine Verdampfungszyklus und die vSterlingkraftmas chine sind allesamt Kreisläufe, die der Gewinnung thermischer Energie dienen, sie sind sehr bekannt \ und hoch entwickelt, wobei sie verschiedene Arbeitsfluide verwenden, und an ihnen kann vorliegende Erfindung angewendet werden.

Figur 8 zeigt eine weitere schematisch dargestelle Ausführungsform 60 der Erfindung, wobei eine Anwendung der Erfindung an einer Quelle mit durchdringender Strahlung gezeigt wird, die sich von der Quelle aus Zerfallsenergien von Radioisotopen-Teilchen unterscheidet. So ist die vorliegende Erfindung z.B. ' λ mit durchdringenden Strahlungs-Energiequellen von Lichtenergie und Hochfrequenzenergie verwendbar, da Licht- und Hochfrequenzenergie von einer Quelle ausgehen kann mit nur teilweiser in der Quelle erfolgender Strahlungsabsorption und nachfolgender Absorption in einem verhältnismäßig geregelten Bereich in einem umgebenden Energie-Absorbermaterial.

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In der Vorrichtung 8o ist eine elektrisch erwärmte Quelle 81 mit einem Strahlungssender von einer Quarz-oder einer geschmolzenen Kieselerde (fused silica)-Einfassung 82 umgeben, um eine Übertragung von Infrarot-Energie zu ermöglichen. Die Quelle kann eine aus Wolframjodid bestehende Glühlampe hoher Intensität mit einem Strahler sein oder es können Lampen sein, wie z.B. Xenon- oder Quecksilberdampflampen, welche eine größtmögliche Emission bei verschiedenen Wellenlängen haben. Die Einfassung der Quelle wird durch das eintretende Arbitsfluid, wie durch die Pfeile 8j5 dargestellt, gekühlt, wobei das Fluid um die Lampe innerhalb einer thermischen Sperrhülse 85 fließt, welche dazu dient, Wärmeübertragung durch Leitung zu verhindern, jedoch den Durchgang von Strahlungsenergie zuzulassen. Die thermische Sperrhülse besteht vorzugsweise aus einem doppelwandigen, an beiden Enden abgedichteten luftleeren Zylinder, um damit eine leitfähige Wärmeübertragung zu verhindern, jedoch eine Übertragung von Wärmestrahlung bei der Wellenlänge des Strahlers zuzulassen. Die Hülse kann aus Quarz, einer Kalziumalumiumverbindung oder aus anderen bekannten Stoffen sein, welche bezüglich der Wellenlängen im infraroten, sichtbaren und hochfrequenten Bereich durchlässig sind.

Der als gedrängte Schicht ausgebildete Absorber Bellst so ausgeführt, daß dieser die von der Quelle 81 ausgestrahlte

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Energie absorbieren und das in Pfeilrichtung 8j5 verlaufende warme Übertragungsfluid erhitzen kann. Bekannte Glasfilterstoffe bilden den als gedrängte Schicht ausgeformten Absorber und ermöglichen eine genau vorausberechnete, geregelte Absorption für die verschiedenen Energiewellenlängen. Die Glasfilterstoffe haben eine Perlen- oder Kugelform und bestehen in diesem Beispiel aus Pyrex für Infrarot-Absorption und werden, wie oben beschrieben, entsprechend zur gedrängten Schicht IJ> angeordnet. Somit können sehr hohe Ausgangstemperaturen der -Irbeitsfluide für eine brauchbare Arbeit erreicht werden, während die Einfassung der Energiequelle auf einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur gehalten v:ird, welche beträchtlich unter der des Aus- ^an-jsarbeitsfluids liegt.

Die gedrängte Schicht wurde als bevorzugte Ausführungsform eines Strahlungsabsorbers beschrieben, in welcher die Schicht durch vorzugsweise aus Kugelchen ausgeformten Teilchen gebildet f wird. Die Schicht hat vorzugsweise eine zylindrische oder ringförmige Form, wobei die Energiequelle bei oder in der Nähe der Mitte, oder um die Mitte angeordnet ist, wenn mehr als eine Quelle verwendet wird. Eine gleichmäßige Durchflußgeschwindigkeit dee Fluids über den 3ereich der gedrängten Schicht und eine gleichmäßige prozentuale Energieabsorntions-Charakteristik über die Schicht ergeben eine hohe spezifische Energieabsorption in

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der Nähe der Mitte des Zylinders der Schicht und eine niedrige spezifische Energieabsorption in der ITUhe des Außenrarides, wennjgleich große Kügelehen aus den gleichen Material verwendet werden. Daraus ergibt sich in mancher) Fällen ein Temperaturgefälle des Fluids über die Schicht hin, so daß sich in der Füllkammer 17' für hohe Temperaturen ein vom lußenrane kühleres Fluid mit einem vorn Mittelteil der ringförmigen, gedrängten Schicht wärmeren Fluid sich miteinander vermischt. In manchen Fällen ergibt das Vermischen eines Wärmeübertragungsfluids niedriger Temperatur mit dem einer höheren Temperatur ein Ausgangsfluid mit unerwünschter Mitteltemperatur, während die in den Vorrichtungen verwendeten Materialien dennoch der größten, in dieser Anlage auftretenden Temperatur des Fluids widerstehen müssen. Es ist jedoch möglich, gleichmäßige irbeitsfluid-Temperaturen über dem Querschnitt der Schicht zu erhalten, Wenn die im Mittelteil der gedrängten Schicht verwendeten Materialien einen niedrigen Prozentsatz an Absorption der Quellenstrahlung haben und unterschiedlich sind, so daß der äußere Urngebungsbereich der gedrängten Schicht aus einem Material mit einer hochprozentigen Absorption besteht, dann ist es möglich, die Form der absorbeierten Energie pro Volumeneinheit der Schicht über den Durchmesser der Schicht wirksam abzuflachen. Ein andere-s Mittel, um ein gleichmäßig aufgeheiztes Ausgangs-

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fluid zu erhalten, besteht darin, die Größe der Durchgänge durch die gedrängte Schicht zu verändern, wobei ein Wechsel der Fluiddurchflußgeschwindigkeiten an verschiedenen Stellen der Schicht bewirkt werden kann, was noch mit einem \nwachsen der Absorberdichte verbunden werden kann, um somit die Gleichmäßigkeit der Erhitzung des WärrneUbertragungsfluids su regeln.

Wenn beispielsweise sichtbares Licht oder infrarotes I Lient als strahlende Energie von der Energiequelle verwendet wird, dann besteht der innere Schichtbereich, welcher dem hohen spezifischen Strahliangsenergiegehalt der Quelle am nächsten ist, aus einer gedrängten Schicht mit hoher Durchlässigkeit fur die betreffenden Wellenlängen oder er ist aus Glas, welches nur ein schmales Band due von der Quelle ausgesendeten Wellenlängen absorbiert. Wenn die Quelle große Mengen von Infrarotstrahlung und kleinere Mengen von Blaulicht aussenden, kann der innere Teil der Schicht -aus Glaskügelchen gleicher Größe sein, die Infrarotstrahlung gut durchlassen, jedoch blaues und ultraviolettes Tj. cht absorbieren. Die nächste ringförmige Schicht kann aus Glaskugelchen gleicher Größe sein, die Infrarotstrahlung durchlassen, jedoch sichtbares Rotlicht bis Grünlicht absorbieren. Die nächste ringförmige Außennchicht kann aus Glaskügelchen gleichen Durchmessers sein, Vielehe Infrarot absorbieren und die Vußenschicht besteht aus einer gedrängten Schicht

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von Kugel einen aus zwar gleichem Material, jedoch von unterschiedlichem Durchmesser. Eine Schicht von Kugeln gleichen Durchmessers haben ungefähr eine Fülldichte von 72% mit einem zwischen den Kugeln wirkenden Fluiddurchlaßraum von 2.^:fo, ungeachtet des ausgewählten Kugeldurchmessers. Durch Beifügen von kleinen Kugeln an der ringförmigen Außenschicht vermindert sich der verbliebene freie Fluiddurchflußraum von 28yS zwischen den Kugeln und trägt zur Erhöhung der Energieabsorberdichte an der ringförmigen Außenschicht bei. Die oben beschriebene, ringförmige Vißenschicht hat dadurch eine höhere spezifische Energieabsorptions-Charalcteristik und ebenso eine verminderte Durchflußgeschwindigkeit des Wärmeübertragungsfluids. Dadurch kann ein verhältnismäßig konstantes Temperaturgefälle über dem Durchmesser der gedrängten Schicht erhalten v/erden.

Die oben beschriebenen Prinzipien können dahingehend verwendet werden, einen flachen, radialen Temperaturverlauf in einem als gedrängte Schicht ausgebildeten Absorber für Beta-Gamma-Energiesysteme mit Radioisotopen-Quellen oder anderen elektromagnetischen Energiequellen, einschließlich X-Strahlen, zu erlangen. Der Massenabsorptionseffekt ist die erste Quelle thermischer Energie in Verbindung mit Vorrichtungen mit elektromagnetischen Energie-Radioisotopenquellen. Somit kann die gedrängte Schicht 13 durch Verwendung von zwei Materialien mit sehr verschiedenen Massenabsorptions-Querr.chnitten und mit einer

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hohen Temperaturaufnahmefähigkeit, wie z.B. Magnesiumoxyd und Violfram ausgebildet sein. Der Schmelzpunkt von Wolfram liegt bei 337O⁰C und seine Dichte liegt bei etwa 19 S pro com. Magnesiumoxyd hat einen Schmelzpunkt bei 2o00 C und eine Dichte von ungefähr 3,5& g/crrr oder darunter, je nach Herstellungsstruktur. Durch Vermischung kleiner Kugelchen mit Durchmessern im Bereich von etwa 1,59 mm bis 25*²I- mm, welche aus diesen Materialien sind und verschiedene Formen haben und durch die Verwendung von Kugelchen mit gleichen Durchmessern bei jeder. Material, kann die Massendichte der gedrängten Schicht \i-on über 3 g/cm bis zu 72;Ί von l^/cnr' oder 11,C g/cra^ verändert werden. Geschichtete oder gesinterte Zusammensetzungen der "JoIframkügelchen mit unterschiedlicher Größe können ebenfalls verwendet werden, um den Pluidflußweg zu. vermindern und die Absorberdichte zu erhöhen, im Bereich einer Höchstgrenze der Dichte von festem Wolfram, von 19 g/cnr und weniger. Bei der Berechnung des Prozentsatzes der Strahlungsenergie, welche an irgendeiner Stelle entlang des Durchmessers oder Radius der gedrängten |

Schicht 13 einfällt, kann man die Größe der Absorption an einer Stelle bestimmen und so einen einheitlichen Wärmewert für alle Punkte entlang des Durchmessers erhalten. Dieses Verfahren gestattet die Auswahl desjenigen Materials, welches die erwünschte Massenabsorptions-Charakteristiken hat. Außerdem kann der 'Vußenrand der gedrängten Schicht auf einer relativ einheitlichen

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Temperatur des Wärmeübertragungsfluids gehalten werden, im Vergleich zur Mitte der Vorrichtung, und/oder auf einer bestimmten Temperatur, bei der der Wärmeabfall durch Leitung und thermische Strahlung vom Außenrand der Schicht über die Wärmeentwicklungs-Geschwindigkeit' hinausgeht. An diesem Punkt wird eine wirksame thermische Schranke geschaffen, um

radial aus den Vorrichtungen ein Wärmeübertragungsgefälle zu verhindern.

Jede der Ausführungsformen der Figuren 1 bis 3>* 8 und 9 kann durch ein um die Wärmequelle geleitetes, kühlendes Wärmeübertragungsfluid abgewandelt v/erden, welches im Anschluß aus der Vorrichtung austritt, ohne durch die gedrängte Schicht oder durch den verwendeten Strahlungsabsorber fließen zu müssen. Wenn die Vorrichtungen derart abgeändert sind, dann wird durch die gedrängte Schicht oder den Strahlungsabsorber eine gesonderte Arbeitsfluidleitung geführt, wodurch Wärme aus dem Absorber abgeführt wird und das Arbeitsfluid erhitzt wird. Ähnlich wie in der Ausführungsform der Figur ~j> in welcher das Rohr 55 zur Leitung des Wärmeübertragungsfluids dient, kann djeses dann als Arbeitsfluid angesehen worden, da es Wärme aus

di
der Sicht abführt.

Während besondere Ausl'ührunrjs formen der Erfindung beschrieben und dargestellt worden sind, sind viele Veränderungen möglich. So können beispielsweise die spezifischen Größen,

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wie Temperaturen, Flußgeschwindigkeiten und Abmessungen je nach dem speziellen Verwendungszweck sehr verändert werden. Die Merkmale jeder entsprechend beschriebenen Ausführungsform lassen sich untereinander vertauschen. Verschiedene bekannte Wärmeaustauschvorrichtungen können verwendet werden, um die unerwünschte, überschüssige, in den verwendeten Wärme-

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nullen erzeugte Wärme zu regeln.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

ί 1.) Vorrichtung zur Gewinnung eines erhitzten Arbeits fluids für die Verwendung als Energieversorgungsmittel, gekennzeichnet durch eine Energiequelle (12) einer durch dringenden Strahlung, durch einen Strahlungsabsorber (13 der in einer der Strahlungsquelle entsprechenden Arbeits lage angebracht ist und der derart ausgebildet ist, daß

en

er höhere Temperatui/ erreichen kann als die Temperatur der Energiequelle ist, durch Anordnungen, die einen Rück fluß der Wärme durch Wärmeleitung vom Strahlungsabsorber (15) zur Energiequelle (12) verhindern, und durch Anordnungen, welche den Durchflußweg des Fluids derart festlegen, daß das Fluid über die Energiequelle und durch den Absorber geführt wird, um eine vorausbestimmte Austrittswärme des Fluids zu erhalten.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungsabsorber (13) in Form einer gedrängten Schicht von Teilchen ausgebildet und um die Energiequelle (12) herum angeordnet ist.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen die Form von Kugeln haben.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen der gedrängten Schicht danach ausgewählt sind, daß unterschiedliche Höhen von Strahlungsabsorption in unterschiedlichen Strahlungsabsorberbereichen vorgesehen sind, um ein gleichmäßig aufgeheiztes Arbeitsfluid zu erhalten.

5· Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungsabsorber (13) ringförmig ist und einen inneren Teil und äußeren Teil besitzt, wobei das Material des Strahlungsabsorbers sich bezüglich seiner Strahlungsabsorption vom inneren zum äußeren Teil ändert.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, daß die Kugin in einer vorausbestimmten Größe verschieden sind, um den Durchgang des Wärmeübertragungsfluids durch diese regeln zu können.

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7· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiequelle (12) aus einem Radioisotopen-Material besteht, welches als Heizquelle ausgebildet ist, wobei diese weniger als zwei Absorptions-Halbwerte des Radioisotopen-Materials aufweisen, damit weniger als fünfzig Prozent der Wärmemenge von der Quelle und mehr als fünfeLg Prozent von dem Strahlungsabsorber absorbiert wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiequelle eine elektromagnetische Energiequelle ist, beispielsweise ein Alpha-Strahler, ein Beta-Strahler, ein Gamma-Strahler, ein X-Strahler, ein Lichtwellenstrahler oder ein Hochfrequenzstrahler.

9. Vorrichtung nach Anspruch J, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungsabsorber (1j$) in Form einer gedrängten Schicht von Teilchen aufgebaut ist, welche die Heizquelle umgeben und daß eine Isolationsschicht (2j) den Strahlungsabsorber von der Heizquelle (12) trennt und daß diese den Rückfluß der Wärme durch Wärmeleitung verhindert, aber den Übergang der Heizleistung von der Energiequelle (12) zum Strahlungsabsorber (15) durch Strahlung ermöglicht.

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10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiequelle (12) ein dünnes, länglich ausgedehntes, eingekapseltes Radioisotopen-Material ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet, daß die Energiequelle (12) im wesentlichen zentral innerhalb des sie umgebenden Strahlungsabsorbers (13) angeordnet ist. f

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Ausgangstemperatur des Arbeitsfluids zur Heizquellentemperatur größer ist als 1,10 : 1.

15· Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiequelle ein kaltes, verkapseltes Radioisotopen-Material ist, welches später bestrahlt wird.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiequelle ein Radioisotopen-Material beinhaltet, welches eine Sicherheitseinkapselung (I9) aufweist und von einer Durchflußröhre (22) umgeben ist und daß diese Durchflußröhre (22) von dem Radioisotopen-Material durch eine Mehrzahl von Längsrippen (21) getrennt is ti welche einen Teil des Durchflußweges abgrenzen.

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15· Vorrichtung für die Gewinnung eines aufgeheizten Arbeitsfluids für die Verwendung als Energieversorgung, gekennzeichnet durch eine Radioisotopen-Heizquelle mit durchdringender Strahlung, umgeben von einem Außengehäuse, durch einen Eingangsraum, einen Mittelraum und eine Ausgangsanordnung, welche einen kontinuierlichen Durchfluß des Heizfluids über die Energiequelle zu diesem Ausgang vorsieht, durch einen Strahlungsabsorber, welcher zwischen dem Außengehäuse und der Heizquelle angeordnet 1st und welcher für höhere Temperaturen als diejenigen der Heizquelle bestimmt ist, welche aufgrund von Strahlungsabsorption innerhalb der Heizquelle entstehen, wobei dieser Strahlungsabsorber als Strahlungsschirm wirkt, und durch eine Isolation, welche den Strahlungsabsorber von der Energiequelle trennt, um eine Wärmeleitung von dem Strahlungsabsorber zu der Heizquelle zu verhindern, wogegen der Energietransport von der Energiequelle zu dem Strahlungsabsorber möglich ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungsabsorber in Form einer gedrängten Schicht von Teilchen gebildet und um die Energiequelle herum angeordnet ist*

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17· Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen die Form von Kugeln haben.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen der gedrängten Schicht danach ausgewählt sind, daß unterschiedliche Höhen von Strahlungsabsorption in unterschiedlichen Strahlungsabsorberbe- a reichen vorgesehen sind, um ein gleichmäßig aufgeheiztes Arbeitsfluid zu erhalten.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungsabsorber ringförmig ist und einen inneren Teil und einen äußeren Teil besitzt, wobei das Material des Strahlungsabsorbers sich bezüglich seiner Strahlungsabsorption vom inneren zum äußeren Teil ändert.

20. Vorrichtung nach Anspruch I7, dadurch gekennzeich- ^ net, daß die Kugeln in einer vorausbestimmten Größe verschieden sind, UHm den Durchgang des Wärmeübertragungsfluids durch diese regeln zu können.

21. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizquelle durch eine Mehrzahl von Modulen gebildet ist.

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22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Modul ein in einen länglichen Mantel eingekapseltes Radioisotop und eine dieses umgebende Durchflußröhre beinhaltet, und daß Anordnungen vorgesehen sind, die jede Kapsel von ihrer sie umgebenden Durchflußröhre entsprechend trennt, damit ein Durchflußweg für das aufzuheizende Fluid gegeben ist.

23· Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizquelle aus einer Anzahl von Modulen gebildet ist.

24. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Modul ein in einen länglichen Mantel eingekapseltes Radioisotop und eine dieses umgebende Durchflußröhre beinhaltet, und daß Anordnungen vorgesehen sind, die jede Kapsel von ihrer sie umgebenden Durchflußröhre entsprechend trennt, damit ein Durchflußweg für das aufzuheizende Fluid gegeben ist.

25· Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet; daß das Außengehäuse ringförmig ist und vom Strahlungsabsorber durch eine Schicht von Wärmeisolierung

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(28) getrennt ist, daß die Heizquellen- Module langgestreckt sind und sich im wesentlichen im Zentrum des Außengehäuses erstrecken und daß das Innengehäuse die Isolationsschicht des Strahlungsabsorbers vom Außengehäuse trennt.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeich- i net, daß das Innengehäuse einen Teil des Innenraumes und des Mittelräumes abgrenzt.

27. Kalte, gekapselte Heizquelle, gekennzeichnet durch ein Material, das zu einem Radioisotop aktivierbar ist, und durch eine umgebende Einkapselschicht, wobei die Kapselschicht und das Material der Länge nach ausgedehnt sind und derartig geformt sind, daß sich nach außen Längsrippen (21) erstrecken, welche dazu dienen, den Durchflußweg des Warmeübertragungsfluids zu begrenzen.

28. Vorrichtung nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch die Kombination mit einer einen geschlossenen Umlauf aufweisenden Gasturbine, wobei das Fluid ein Gas ist.

29. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung eine Vakuumschicht ist.

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30. Verfahren zur Gewinnung von Wärmeenergie in einem Wärmeüberträgungsfluid, dadurch gekennzeichnet, daß ein kaltes Wärmeübertragungsfluid über die Energiequelle der durchdringenden Strahlung geleitet wird und daß dieses Fluid sodann durch den Energieabsorber geschickt wird, welcher die durchdringende Strahlung absorbiert und welcher auf einer höheren Temperatur liegt als die Quelle, um die Quelle zu kühlen und das Fluid aufzuheizen, sowie zugleich einen wesentlichen Rückfluß von Wärme vom Energieabsorber zur Energiequelle zu vermeiden und damit ein aufgeheiztes Fluid am Ausgang zu erhalten, welches für eine Menge von Wärme erfordernder Anwendungen einsetzbar ist.

31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid über eine Radioisotopen-Energie-Heizquelle geführt wird, wobei 6s zuerst in einen Innenraum, dann über diese Quelle, dann in einen mittleren Raum und zuletzt durch den Energieabsorber geführt wird, welcher in Form gedrängter Schichten von runden absorbierenden Teilchen ausgebildet ist.

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32. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid flüssig ist, wenn es über die Energiequelle geführt wird und seinen Zustand in einen gasförmigen umändert, sobald es durch den Strahlungsabsorber geführt wird.

33. Verfahren nach Anspruch 31» dadurch gekennzeich- i net, daß die Temperatur des Wärmeübertragungsfluids am Ausgang im wesentlichen konstant gehalten wird, wobei die Größe des Durchflußweges verändert werden kann, was im Energieabsorber durch verschiedene Teile dafür vorgesehen ist.

3^. Verfahren nach Anspruch 3I* dadurch gekennzeichnet, daß das Warmeübertragungsfluid am Ausgang im wesentlichen auf einer konstanten Temperatur gehalten wird, wobei der Energieabsorber durch eine Vielfalt von Materialien, welche verschiedene Strahlungsabsorptions-Charakteristiken aufweisen, gebildet ist.

35· Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Übertemperaturbegrenzung für die Temperaturregelung der Energiequelle.

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36. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Abschlußgehäuse um die Energiequelle und den Strahlungsabsorber und durch eine Auslaßvorrichtung, die den Austritt der von der Quelle gebildeten Energie aus dem Gehäuse ermöglicht.

57. Vorrichtung für die Gewinnung eines aufgeheizten Arbeitsfluids für den Gebrauch als Energieversorgung, gekennzeichnet durch eine Energiequelle mit durchdringender Strahlung, einem Strahlungsabsorber, welcher in einer Arbeitsposition angeordnet ist und dafür ausgebildet ist, eine höhere Temperatur zu erlangen, als die aufgrund der durchdringenden Strahlung dieser Energiequelle gebildeten Temperatur, durch einen Strahlungsabsorber, welcher in Form einer gedrängtön Schicht von Teilchen mit einem durch diese definierten Durchflußweg ausgebildet ist und durch Vorrichtungen, durch welche das Arbeitsfluid durch den Strahlungsabsorber geführt wird.

58. Vorrichtung für die Gewinnung eines aufgeheizten Arbeitsfluids, gekennzeichnet durch eine Energiequelle von durchdringender Strahlung, durch einen Strahlungsabsorber in Form einer gedrängten Schicht, welche die Strahlungsquelle

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umgibt und welcher dafür bestimmt ist, eine höhere Temperatur zu haben, als die Temperatur dieser Energiequelle ist, durch Mittel, welche den Wärmerückfluß durch Wärmeleitung von diesem Strahlungsabsorber zur Energiequelle verhindert und durch Vorrichtungen, welche den Durchflußweg des Arbeitsfluids in der Vorrichtung abgrenzen, ^ in-dem dieses von einer inneren Anordnung durch einen Durchgang über die Energiequelle, sodann durch den Strahlungsabsorber und zuletzt aus der Anordnung herausgeführt wird.

39· Vorrichtung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß ein Getter in den Durchflußweg gebracht wird, welches dem-Strahlungsabsorber vorgelagert ist.

40. Vorrichtung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeich- f net, daß die Wärmeübertragung durch einen Übertemperaturbegrenzer ausgerüstet ist, der die Energiequelle umgibt und zwischen der EneigLequelle und dem Durchflußteil liegt.

41. Vorrichtung nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeübertragung durch einen Ubertemperaturbegrenzer ausgerüstet ist, der die Energiequelle umgibt und zwischen der Energiequelle und Durchflußteil liegt.

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42. Vorrichtung nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß ein äußeres Gehäuse die Anordnung umgibt und die Übertemperaturbegrenzung eine Rückflußanordnung ist, welche sich teilweise auf den äußeren Teil des Gehäuses erstreckt.

4^. Anordnung nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß ein äußeres Gehäuse die Anordnung umgibt und die Übertemperaturbegrenzung eine Rückflußanordnung ist, welche sich teilweise auf den äußeren Teil des Gehäuses erstreckt.

44. Vorrichtung nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Energiequellen in dem Strahlungsabsorber angeordnet sind und daß der Durchflußweg derart geformt ist, daß der Durchfluß in gleicher Weise über jede Energiequelle verteilt wird.

45. Vorrichtung nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungsabsorber in einem inneren Gehäuse untergebracht ist, welches langgestreckte Durchflußwege aufweist, die für die Halterung der Energiequellen darin begrenzt sind, und daß eine biologische Abschirmung das äußere Gehäuse vom inneren Gehäuse trennt.

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46. Vorrichtung nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnungen, welche einen Durchflußweg begrenzen, über jeder Heizquelle nach außen gerichtete Rippenglieder aufweisen.

47· Hochteraperatur-Heizvorrichtung in Verwendung als Energiequelle, gekennzeichnet durch eine Energiequelle -

von durchdringender Strahlung, ein Strahlungsabsorber, der in Arbeitsposition angebracht ist, und der dafür bestimmt ist, höhere Temperaturen zu erlangen als die aufgrund der durchdringenden Strahlung der Energiequelle aie entstehenden Temperatur, durch Vorrichtungen, die den Wärmerückfluß durch Wärmeleitung von dem Strahlungsabsorber zu der Energiequelle verhindern, und durch Durchflußvorrichtungen des Warmeübertragungsfluids durch den Strahlungsabsorber.

48. Vorrichtung nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungsabsorber in Form von gedrängten Schichten von Teilchen, welche den Durchflußweg begrenzen, ausgebildet ist.

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49· Vorrichtung nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungsabsorber in Form eines festen Mediums mit dieses Medium durchdringenden Löchern ausgebildet ist, für den Durchlaß des Warmeübertragungsfluides.

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