DE2641487B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Hydrid/Dehydrid-Reaktors - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Hydrid/Dehydrid-Reaktors, bei dem Wjsserstoffgas mit einem Hydridbildner umgesetzt wird sowie Vorrichtungen zum Durchführen eines solchen Verfahrens.

Hydrid/Dehydrid-Reaktoren für die Umsetzung von Wasserstoffgas mit zur Hydridbildung befähigten Metallen und der Einsatz solcher Reaktoren zum Gewinnen von Dampf für den Betrieb einer Dampfturbine für die Erzeugung elektrischen Stromes sind aus der US-PS 35 04 494 bekannt. Bei dem dort beschriebenen Verfahren zum Erzeugen von Antriebsd?.mpf für die Dampfturbine wird mit zwei verschiedene Metalle als Hydridbildner enthaltenden Hydridbetten gearbeitet, zwischen denen unter zeitweiliger Zufuhr von Wärme aus einer äußeren Wärmequelle Wasserstoffgas ausgetauscht wird, das wechselweise von den Hydridbildnern in den beiden Hydridbetten absorbiert und desorbiert wird. Dabei durchläuft jedes der beiden Hydridbetten abwechselnd eine Leistungsphase mit Wärmeabgabe nach außen und eine Wiederaufladephase mit Wärmezufuhr von außen.

Im einzelnen wird das erste Hydridbett aufgeheizt um eine Desorption des darin in Hyaridform gespeicherten Wasserstoffs auszulösen. Das so entstehende Wassersioffgas wird dem zweiten Hydridbett zugeleitet wo es bei einer niedrigeren Temperatur als der Desorptionstemperatur für das erste Hydridbett absorbiert wird. Die dabei freigesetzte Absorptionswärme wird zum Überführen von Wasser in einem an das zweite Hydridbett angrenzenden Kessel in Dampf

ίο ausgenutzt Dieser Dampf wird der Dampfturbine als Antriebsmedium zugeleitet, während seine Restwärme in einem der Dampfturbine nachgeschalteten Wärmetauscher dazu dient das erste Hydridbett aufzuheizen und die Desorption des darin gespeicherten Wasser-Stoffs zu verstärken. Nach vollständiger Desorption dieses Wasserstoffs und Kondensation des Restdampfes beginnt dann die Wiederaufladephase für das erste Hydridbett. Dazu wird das zweite Hydridbett aus einer äußeren Wärmequelle aufgeheizt und das erste Hydridbett gekühlt, so daß es am zweiten Hydridbett zur Desorption von Wasserstoffgas kommt, das im ersten Hydridbett absorbiert wird, wonach dieses erste Hydridbett wieder bereit ist für seine Leistungsphase.

Der bekannte Betrieb der Hydrid/Dehydrid-Reaktoren vollzieht sich also in intermittierender Weise mit abwechselnder Leistungsabgabe und Wiederaufladung für das erste Hydridbett. Dabei bedarf es außer einer zeitweiligen Zufuhr von Wärme von außen zu dem zweiten Hydridbett auch einer Kühlung des ersten

jo Hydridbetts von außen her während der Wiederaufladungsphase. Das Wasserstoffgas strömt nur zwischen den beiden Hydridbetten hin und her, während das eigentliche Arbeitsmedium der in dem an das zweite Hydridbett angrenzenden Kessel erzeugte Dampf bildet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg für eine kontinuierliche Betriebsweise eines Hydrid/Dehydrid-Reaktors aufzuzeigen, die außerdem die Gewinnung nicht nur von mechanischer Antriebsleistung sondern auch von Kühlung gestattet, wobei das mit einem Hydridbildner umgesetzte Wasserstoffgas das einzige und alleinige Arbeitsmedium bildet und von außen nur Wärme benötigt wird, die überdies aus einer Quelle für lediglich niederwertige thermische Energie stammen kann.

Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch ein Verfahren, wie es im Patentanspruch 1 angegeben ist; eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens ist im Patentanspruch 5 gekennzeichnet, und vorteilhafte Ausgestaltungen und Wieterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den verschiedenen Unteransprüchen.

Die Erfindung führt zu einer neuartigen und sehr leistungsfähigen Kombination von Energieerzeugung und Kühlung, bei der gleichzeitig Wellenleistung und Kühlung anfällt. Dabei werden Energie und Kühlung kontinuierlich und mit hohem Wirkungsgrad in einem neuartigen Hydrid/Dehydrid/Wasserstoff-Kreisprozeß, der im folgenden kurz mit HDH-Zyklus bezeichnet

bo werden soll, unmittelbar aus Wasserstoff erhalten. Der Wasserstoff dient dabei als alleiniger Arbeitsmedium, und er wird im Verlaufe des HDH-Zyklus chemisch komDrimiert, aber nicht thermisch dissoziiert. Wasserstoff bietet als Arbeitsmedium die Vorteile einer hohen thermischen Stabilität, eines großen Zykluswirkungsgrades, einer geringen korrosiven Aggressivität, günstiger kritischer Größen und geringer Giftigkeit. Für die Freisetzune von chemisch gebundenem Wasserstoff aus

einem Hydrid im Verlaufe des HDH-Zyklus kann Abwärme oder sonstige niederwertige Wärme ausgenutzt werden.

Ein sehr wichtiger Gesichtspunkt für die Erfindung liegt gerade darin, daß die für die Wärmezufuhr zu den > Reaktoren eingesetzte Wärmequelle eine Quelle für niederwertige thermische Energie sein kann, und solche Wärmequellen sind für die Zwecke der Erfindung bevorzugt, obwohl sich dafür auch Hochtemperaturwärmequellen einsetzen lassen. In diesem Zusammenhang ist der Hydridbildner vorzugsweise ein Material, bei dem Hydridbildung bei relativ niedriger Temperatur erfolgt und das bei der Dehydrierung Wasserstoffgas unter hinreichend hohem Druck bei einer Temperatur abgibt, die nicht höher liegt als etwa 232°C.

Die Erfindung bietet auf diese Weise die Möglichkeit, einer in üblicher Weise mit fossilem Brennstoff oder auch mit Kernbrennstoff betriebenen Kraftanlage auf der Grundlage des Rankine-Prozesses oder eines anderen bekannten Kreisprozesses eine Art Bodenkreislauf hinzuzufügen, wobei die Kraftanlage mit einer Wärmequelle von hoher Temperatur arbeitet und der Bodenkreislauf dazu dient, die im Arbeitsmedium und in den Abgasen der herkömmlichen Kraftanlage verbliebene Restwärme auszunutzen und damit eine Verbesserung in der Verwertung thermischer Energie zu erreichen.

Im Rahmen der Erfindung wird bevorzugt mit einer Mehrzahl von Hydridbetten gearbeitet, die in kontinuierlichen und phasenversetzten Kreisläufen betrieben jo werden. Dabei wird diesen Hydridbetten abwechselnd Wasserstoffgas und Wärme in phasenverschobenem Betriebsablauf zugeführt, um kontinuierlich die Druckenergie von in den Reaktoren entwickeltem Wasserstoffgas von hohem Druck in Wellenleistung und y> Kühlung umzusetzen. Das nach der Arbeitsleistung entspannte Wasserstoffgas wird den Reaktoren wieder zugeführt. Dabei ist es nicht erforderlich, in diesen Reaktoren Hydridbetten mit verschiedenen Hydridbildnern vorzusehen, da nicht mit einer Desorption von Wasserstoffgas aus einem ersten Hydridbett im Druckgleichgewicht mit einem absorbierenden zweiten Hydridbett gearbeitet wird. Das Wasserstoffgas wird mit dem Hydridbildner bei relativ niedrigen Werten von Druck und Temperatur kombiniert und chemisch gespeichert. Der Hydridbildner wird zu chemischer Kompression des gespeicherten Wasserstoffgases bei konstantem Volumen aufgeheizt Sodann wird der Hydndbildner noch weiter aufgeheizt, um Wasserstoffgas von erhöhtem Druck freizusetzen. Dieses komprimierte Wasserstoffgas wird dann unter Arbeitsleistung entspannt und erfährt dabei eine sehr starke Abkühlung. Durch diese Entspannung des Wasserstoffgases wird somit mechanische Arbeit geleistet und gleichzeitig eine Kühlungsquelle von niedriger Temperatur geschaffen. Der erschöpfte Hydridbildner wird abgekühlt, um eine Wiederabsorption des Wasserstoffgases zu ermöglichen, und der gesamte Arbeitszyklus beginnt von neuem. In dieser Weise kann eine Mehrzahl von Hydridbetten mit gegenseitiger Phasenverschiebung betrieben werden, womit eine Quelle für eine kontinuierliche Abgabe von Wellenleistung und Kühlung entsteht

Die Erfindung gibt eine relativ kompakte Quelle für eine kontinuierliche Lieferung von sauberem Wasserstoffgas von hohem Druck an die Hand. Die chemische Speicherung von Wasserstoffgas in der Form des Hydrids in den verschiedenen Reaktoren erlaubt die Unterbringung eines sehr großen Volumens an Wasserstoffgas auf kleinem Raum, das im Bedarfsfall unter hohem Druck freigesetzt werden kann. Bevorzugt wird im Rahmen der Erfindung unter Gleichgewichtsbedingungen und mit Hydridbildnern gearbeitet, die einen Betrieb gestatten, bei dem die Temperatur des freigesetzten Wasserstoffgases einen Wert von etwa 200 bis 232⁰C nicht überschreitet, so daß eine Wasserstoffversprödung der mit dem Wassserstoffgas in Berührung kommenden Metalle vermieden bleibt. Zwar läßt sich selbstverständlich auch mit hohen Wasserstofftemperaturen arbeiten, jedoch liegt einer der wesentlichen Vorteile der Erfindung gerade darin, daß relativ niederwertige Quellen für thermische Energie zur Aktivierung der Hydridbetten und zur Durchführung des Dehydrierungsschrittes verwendet werden können. Anstelle sonst üblicher Kompressoren wird die Kompression des Wasserstoffgases im Rahmen der Erfindung durch dessen chemische Speicherung in Form fester Hydride bewirkt.

In der Zeichnung ist die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele veranschaulicht; dabei zeigt

F i g. 1 ein schematisch gehaltenes Flußdiagramm für eine Kernreaktoranlage mit einem Hydrid/Dehydrid-Reaktoren enthaltenden Bodenkreislauf,

Fi g. 2 ein Temperatur/Entropie-Diagramm für Wasserstoff für den im Bodenkreislauf von F i g. 1 ablaufenden HDH-Zyklus,

F i g. 3 ein schematisch gehaltenes Flußdiagramm für eine andere Ausführungsform der Erfindung mit einem gleichzeitig Kühlung, Heizung und Antriebsleistung liefernden HDH-Zyklus und

F i g. 4 ein Temperatur/Entropie-Diagramm für den HDH-Zyklus in der Anlage von F i g. 3.

Die Anlage von Fig. 1 enthält einen Atomkernreaktor 10, der durch ein in einem primären Kühlmittelkreislauf 12 umlaufendes Kühlmittel gekühlt wird. Dieses Kühlmittel wird von einer Pumpe 14 durch den Atomkernreaktor 10 hindurch zu einem als Dampferzeuger arbeitenden Wärmetauscher 16 gepumpt, der außerdem von Wasser durchströmt wird, das in Wärmeaustausch mit dem vom Atomkernreaktor 10 kommenden heißen Kühlmittel in Dampf überführt wird. Das Wasser wird dem Wärmetauscher 16 mittels einer Speisepumpe 18 zugeführt, und der im Wärmetauscher 16 entwickelte Dampf wird an eine Dampfturbine 20 abgegeben, in der er unter Arbeitsleistung expandiert.

Der aus der Dampfturbine 20 ausströmende Dampf, der eine Quelle für niederwertige thermische Energie darstellt, wird einem Bodenkreislauf 22 zugeführt, der nach einem HDH-Zyklus arbeitet, bei dem zunächst in reversibler Weise ein Hydrid gebildet und dieses Hydrid dann anschließend aufgeheizt wird, um eine Freisetzung von Wasserstoff unter Druck zu erreichen. Der Bodenkreislauf 22 von F i g. 1 enthält dazu insgesamt vier Hydrid/Dehydrid-Reaktoren 24,26,28 und 30. Der die Restwärme transportierende Abdampf aus der Dampfturbine 20 wird dem Bodenkreislauf 22 über eine Leitung 32 zugeführt und über Zweigleitungen 34,36,38 und 40 mit Ventilen 42,44,46 und 48 in unten noch näher beschriebener Folge in die Reaktoren 24,26, 28 und 30 eingeleitet, wozu die Zweigleitungen 34, 36, 38 und 40 mit in den Reaktoren 24, 26, 28 und 30 angeordneten Wärmetauscherschlangen 50, 52, 54 und 56 verbunden sind, die außerdem über Rückzweigleitungen 58, 60, 62 und 64 und Ventile 68, 70, 72 und 74 mit einer Rückleitung 66 für Wasser in Verbindung stehen. Die

Rückleitung 66 ist außerdem über Ventile 76, 78,80 und 82 mit den Zweigleitungen 34 bis 40 verbunden, wobei die Ventile 78, 80 und 82 in kurzen Leitungestücken 84, 86 und 88 liegen, die als Verbindung zwischen den Zweigleitungen 36, 38 und 40 einerseits und der Rückleitung 66 andererseits dienen.

Eine Speiseleitung 90 für Kaltwasser ist an einem Ende über ein Ventil 9t mit der Rückzweigleitung 58 und über eine Reihe von kurzen Leitungsstücken 92, 94 und 96 mit Ventilen 98, 100 und 102 mit den Rückzweigleitungen 60,62 und 64 verbunden. Ein Ventil 104 liegt in der Rückzweigleitung 58 zwischen deren Anschluß an die Speiseleitung 90 und ihrem Anschluß an die Rückleitung 66, und in ähnlicher Weise enthalten die Rückzweigleitungen 60, 62 und 64 Ventile 106, 108 und 110 zwischen ihrem Anschluß an die Rückleitung 66 einerseits und ihren Verbindungspunkten zu den Leitungsstücken 92, 94 und 96 andererseits. Weiter enthält der Kreislauf für das Wärmeaustauschmedium Leitungen 112, 114, 116 und 118 für Restwasser, von denen die Leitung 112 zwischen der Rückzweigleitung 58 und der Zweigleitung 36 liegt und ein Ventil 120 enthält, während die Leitungen 114, 116 und 118 in analoger Weise Ventile 122,124 und 126 enthalten und als Verbindungen zwischen der Rückzweigleitung 60 und der Zweigleitung 38, zwischen der Rückzweigleitung 62 und der Zweigleitung 40 und zwischen der Rückzweigleitung 64 und der Zweigleitung 34 dienen.

Allgemein arbeitet das Kreislaufsystem für das Wärmeaustauschmedium so, daß den verschiedenen Wärmeaustauscherschlangen 50 bis 56 in alternierendem oder sequentiellem Betrieb über die Zweigleitungen 34 bis 40 Heißwasser vom Ausgang der Dampfturbine 20 zugeführt wird und daß Restwärme enthaltendes Wasser aus einem der Reaktoren 24 bis 30 einem zweiten, stromab davon gelegenen dieser Reaktoren 24 bis 30 zugeleitet wird, nachdem ein Teil der Wärme des von der Dampfturbine 20 abgegebenen Wassers zur Aufheizung des stromauf gelegenen Reaktors auf eine vorgegebene Temperatur ausgenutzt worden ist. Die Speiseleitung 90 transportiert Wasser von relativ niedriger Temperatur in alternierender Folge zur Zufuhr von Heißwasser von der Dampfturbine 20 zu den verschiedenen Wärmetauscherschlangen 50 bis 56, und die Rückleitung 66 sammelt Wasser von relativ niedriger Temperatur, das durch die Wärmetauscherschlangen 50 bis 56 in den Reaktoren 24 bis 30 hindurchgeflossen ist, und führt zumindest einen Teil dieses Wassers zur Speisepumpe 18 für das Kernreaktorkühlsystem zurück. Die Art und Weise, in der das Umlaufsystem für das Wärmeaustauschmedium in alternierendem Zyklus für eine Wärmezufuhr zu den Reaktoren 24 bis 30 sorgt, wird unten noch näher erläutert

Die Bodenkreislauf 22 enthält weiter eine Leistungsschleife 130 für Wasserstoffgas, zu der eine Sammellei tung 132 für eine kontinuierliche Aufnahme von Wasserstoffgas unter Druck aus den Reaktoren 24 bis 30 in ausgewähltem und alternierendem Zyklus gehört Diese Sammelleitung 132 gibt Wasserstoffgas von erhöhter Temperatur und Druck an eine Turbine 134 ab, die bei dem dargestellten Beispiel die Aufgabe eines leistungserzeugenden Wasserstoffexpanders übernimmt In dieser Turbine 134 kann das Wasserstoffgas expandieren, wobei es die Turbine 134 in Rotation versetzt und damit Wellenleistung erzeugt, die an einer mit der Turbine 134 verbundenen Ausgangswelle 136 abgenommen werden kann. Von der Turbine 134 wird das Wasserstoffgas mit verminderter Temperatur und Druck in eine ebenfalls zur Leistungsschleife 130 gehörende Leitung 138 eingeleitet, und es gelangt dann über eine Ladeleitung 140 und daran angeschlossene Zweigleitungen 142, 144, 146 und 148 mit Ventilen 150, 152,154 und 156 zu den Reaktoren 24 bis 30 zurück. Die Einleitung von Wasserstoffgas von hoher Temperatur und Druck aus den Reaktoren 24 bis 30 in die Sammelleitung 132 geschieht über von den Reaktoren 24 bis 30 kommende Zweigleitungen 158, 160, 162 und 164 mit Ventilen 166,168,170 und 172.

Jeder der Reaktoren 24 bis 30 ist ein geschlossenes Gefäß, das bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein festes Material enthält, das bei relativ niedriger Temperatur und Druck unter Bildung von Hydridverbindungen mit Wasserstoffgas zu reagieren vermag. Vorzugsweise ist das zur Hydridbildung in den Reaktoren 24 bis 30 verwendete feste Material befähigt, mit Wasserstoff unter Bildung eines stabilen Hydrids bei einer Temperatur von weniger als etwa 65° C und einem Druck zu reagieren, der 10 Atmosphären nicht übersteigt. Für einen solchen Einsatz als Hydridbildner in den Reaktoren 24 bis 30 geeignete, jedoch nicht allein brauchbare Materialien sind beispielsweise

Nickel/Magnesium-Legierungen,
Eisen/Titan-Legierungen,
Kupfer/Magnesium-Legierungen,
Vanadiummetall,
Lanthan-Nickel-Verbindungen,
Lanthan-Kobalt-Verbindungen,
Scandiummetall,
Scandium-Kobal [-Verbindungen

und Verbindungen der allgemeinen Formel RT5, wobei R ein Lanthanidion und T ein 3d-0bergangsmetall ist. Ein sehr brauchbares und für einen Einsatz in den Reaktoren 24 bis 30 bevorzugtes Material ist eine Eisen/Titan-Legierung, wobei diese Legierung zwischen 20 und 65 Gewichtsprozent Eisen enthalten kann, während der restliche Gewichtsanteil im wesentlichen zur Gänze aus Titan besteht.

Typischerweise sind die in den Reaktoren 24 bis 30 eingesetzten festen Hydridbildner Materialien, die mit Wasserstoffgas bei relativ niedrigen Temperaturen und Drücken unter Hydridbildung kombinieren. Die durch eine solche chemische Reaktion gebildeten Hydride können je nach dem Druck und der Temperatur, bei denen die Hydridbildung vor sich geht, Titan, Eisen und Wasserstoff in variierenden Atomverhältnissen im Hydridmolekül enthalten. Anders ausgedrückt gibt es verschiedene Gleichgewichtszustände, bei denen unterschiedliche Mengen an Wasserstoff in der jeweiligen Hydridverbindung chemisch gebunden sind, wobei die jeweilige Menge an gebundenem Wasserstoff von der verwendeten Gleichgewichtstemperatur und dem Druck sowie von dem speziellen Basismaterial abhängt Vorzugsweise wird als Hydridbildner ein Material verwendet das einen Gleichgewichtszustand erreichen kann, in dem bei einer Gleichgewichtstemperatur von nicht mehr als etwa 65° C und einem Gleichgewichtsdruck von nicht mehr ais etwa 10 Atmosphären im Hydrid wenigstens ein Atom Wasserstoff je Atom eines der im Hydridbildner vorliegenden Partner gebunden vorliegt Für den Fall einer Titan/Eisen-Legierung mit 54,1 Gewichtsprozent Eisen und 45,9 Gewichtsprozent Titan (in einem Atomverhältnis von 1:1) ist es, wie unten noch näher erläutert wird, bevorzuet mit

Bedingungen im Reaktor zu arbeiten, unter denen sich im Gleichgewicht (unter Sättigung mit Wasserstoff) bei einer Temperatur von etwa 38°C und einem Druck von etwa 6,8 Atmosphären ein Hydrid bildet. Unter diesen Bedingungen enthält das Hydrid im Gleichgewicht im Durchschnitt je Atom Eisen ein Atom Titan und 1,04 Atome Wasserstoff in jedem Hydridmolekül. Die für andere Hydridbildner auszuwählenden Werte für Gleichgewichtstemperatur und Gleichgewichtsdruck variieren selbstverständlich in Abhängigkeit von deren Hydridbildungsverhalten und von den speziellen Wärmequellen, die für die Wärmezufuhr zum Aufheizen des Hydrids auf die Gleichgewichtstemperatur und die anschließende Aktivierung des Hydrids vor der Freisetzung von unter Druck stehendem Wasserstoffgas verfügbar sind.

Hinsichtlich des charakteristischen Ansprechens von hydrierbarem Material auf eine Berührung mit Wasserstoffgas unter variierenden Bedingungen für Temperatur und Druck ist der Zusammenhang zwischen dem Gleichgewichtsdruck P_eq und der Gleichgewichtstemperatur Teq, bei der ein bestimmtes Hydrid vorliegt, gegeben durch die Gleichung

In P_eq =

+ B

wobei Peq der Gleichgewichtsdruck für den Wasserstoff in Atmosphären, T_eqd\e entsprechende Gleichgewichtstemperatur in ⁰K, A eine Konstante mit der Dimension einer Temperatur und Seine dimensionslose Konstante sind. Auf der Basis der angegebenen Gleichung, die charakteristisch ist für Materialien, die bei Berührung mit Wasserstoffgas eine Hydrierung bis zu einem Gleichgewichtszustand erfahren, können die für einen Einsatz im Rahmen der Erfindung bevorzugten Hydridbildner bestimmt werden. Solche Materialien sind diejenigen, die bei der niedrigsten Gleichgewichtstemperatur den höchsten Gleichgewichtsdruck entwikkeln sowie, wie sich von selbst versteht, bei diesen Gleichgewichtsbedingungen sich chemisch mit der maximalen Menge an Wasserstoffgas verbinden. Dies führt naturgemäß zur Erzeugung des größten Volumens von Wasserstoffgas bei dem relativ höchsten Druck mit dem kleinsten Bedarf an thermischer Eingangsleistung für die Hydrierung des Ausgangsmaterials bis zu einem Gleichgewichtszustand. Für einen Einsatz im Rahmen der Erfindung sehr geeignete Hydridbildner sind diejenigen Materialien, die sich mit wenigstens einem Atom Wasserstoff pro Molekül unter solchen Gleichgewichtsbedingungen verbinden, daß die Konstante A einen Zahlenwert von weniger als 10,000 und die Konstante B einen Zahlenwert von weniger als 30 annimmt Die am meisten Bevorzugten Hydridbildner sind diejenigen, die wenigstens 1,5 Atome Eisen pro Molekül Hydrid unter Gleichgewichtsbedingungen kombinieren, bei denen die Konstante A unter 4500 und die Konstante unter 20 liegt

Bei Durchführung des HDH-Leistungszyklus in der in F i g. 1 veranschaulichten Bodenkreislauf 22 werden die Reaktoren 24 bis 30 in versetzter oder phasenverschobener Folge betrieben, wobei jeder dieser Reaktoren 24 bis 30 in jedem Arbeitszyklus eine Hydrierungsphase, eine Kompressionsphase, eine Dehydrierungsphase und eine Entspannungsphase durchläuft Um den Betriebsverlauf im gesamten System besser zu verdeutlichen, soll vor einer Diskussion der alternierenden Folge, in der die Reaktoren 24 bis 30 betrieben werden, zunächst nur der Betrieb des Reaktors 24 allein beschrieben ^r> werden. Im Ausgangszustand sei angenommen, daß sich die als Hydridbildner verwendete Eisen/Titan-Legierung im Reaktor 24 in druckentlastetem und nicht hydrierten Zustand befindet, daß also kein Hydrid dieser Metall-Legierung vorliegt, und daß die Temperatur im

ίο Reaktor 24 als Ergebnis eines Umlaufs von kaltem Wasser durch die Wärmetauscherschlange 50 in diesem Reaktor 24 auf Umgebungstemperatur oder darunter abgesenkt ist. Dieser druckentlastete Zustand tritt im Anschluß an die Dehydrierungsphase des Zyklus auf, wie noch näher erläutert wird.

In diesem Zeitpunkt strömt bei geöffneten Ventilen 91, 68 und 76 kaltes Wasser aus der Speiseleitung 90 durch die Wärmetauscherschlange 50 im Reaktor 24, während die Ventile 42, 104, 120, 126 und 166 geschlossen sind. Bei Beginn der Hydrierungsphase wird das Ventil 150 in der Zweigleitung 142 geöffnet, so daß Wasserstoffgas von der Turbine 134 über die Leitung 138 und die Zweigleitung 142 in den Reaktor 24 einströmen kann. Dieser Wasserstoff wird typisch mit einem Druck von 6,8 Atmosphären und einer Temperatur von etwa 210° K in den Reaktor 24 eingespeist.

Bei seinem Eintritt in den Reaktor 24 unter diesen Bedingungen hinsichtlich Druck und Temperatur verbindet sich der Wasserstoff mit der im Reaktor 24

jo vorliegenden Eisen/Titan-Legierung in einer exothermen chemischen Reaktion, bei der sich so viel Wärme entwickelt, daß die Temperatur vorzugsweise durch den Umlauf von kaltem Wasser durch die Wärmetauscherschlange 50 im Reaktor 24 gesteuert wird.

Vi Die Temperatur und die Umlaufgeschwindigkeit dieses kalten Wassers werden so geregelt, daß ein Anstieg der Temperatur des Hydridbettes im Reaktor 24 über die Gleichgewichtstemperatur von 311⁰K hinaus vermieden bleibt. Diese Temperatur repräsentiert die Temperaturbedingung, unter der bei einem Druck von 6,8 Atmosphären im System in der Hydridverbindung ein Gleichgewichtszustand erreicht wird, bei dem im Durchschnitt in jedem Hydridmolekül 1,04 Wasserstoffatome mit den Eisen- und Titanatomen dieses Moleküls kombiniert sind und das Hydrid mit Wasserstoff gesättigt ist. Dieser Zustand wird in dem Temperatur/Entropie-Diagramm von F i g. 2 durch den Punkt A wiedergegeben.

Wenn durch die chemische Bindung des Wasserstoffs an die Legierung das gesättigte Hydrid im Gleichgewichtszustand entstanden ist, wird die Ventileinstellung so geändert, daß der Reaktor 24 in die Kompressionsoder Aktivierungsphase des HDH-Leistungszyklus eintritt In diesem Zeitpunkt fließt bei geöffnetem Ventil 126 in der Leitung 118 und geschlossenem Ventil 74 in der Leitung 64 relativ warmes oder heißes Wasser zur Wärmetauscherschlange 50 im Reaktor 24. Weiter sind zu dieser Zeit die Ventile 42, 150, 166, 91, 120 und 76 geschlossen, so daß das heiße Wasser nach dem Durchströmen der Wärmetauscherschlange 50 im Reaktor 24 über die geöffneten Ventile 68 und 104 zur Rückleitung 66 zurückfließt

Der Durchgang des relativ heißen Wassers durch die Wärmetauscherschlange 50 läßt die Temperatur im Reaktor 24 von 311⁰K auf 386° K ansteigen, und außerdem steigt der Druck im Reaktor 24 bis auf etwa 55 Atmosphären. Diese Komprimierungs- oder Aktivierungsphase des HDH-Zyklus ist im Temperatur/Entro-

pie-Diagramm von Fig. 2 durch die Gerade AB wiedergegeben, und der Punkt B dieses Diagramms entspricht dem Erreichen des voll komprimierten Zustandes. Beim Durchlaufen dieser Komprimierungsphase wird das im Hydrid chemisch gebundene Wasserstoffgas chemisch komprimiert, indem die Wärmeübertragung im Reaktor 24 bei konstantem Volumen durchgeführt wird. Anzumerken ist, daß sich der Endzustand der Komprimierungsphase unter Erreichen einer Maximaltemperatur von 386° K relativ leicht unter Verwendung zahlreicher Wärmequellen für niederwertige thermische Energie wie dem von der Dampfturbine 20 abgegebenen Abdampf erreichen läßt, und es sei daran erinnert, daß sich auch andere Wärmequellen für niederwertige thermische Energie wie etwa geothermisches Wasser zur Erzeugung von Temperaturen dieser Größenordnung verwenden lassen.

Als nächste Phase des HDH-Zyklus durchläuft der Reaktor 24 die Dehydrierungsphase. Bei Beginn dieser Phase wird das Ventil 166 geöffnet, um unter Druck stehendes Wasserstoffgas in die Sammelleitung 132 einzuleiten. Gleichzeitig wird das Ventil 42 geöffnet, so daß heißes Wasser aus der Dampfturbine 20 in die Wärmetauscherschlange 50 einströmen kann, und die Ventile 68,76,91,104,126 und 150 werden geschlossen, das Ventil 120 dagegen wird geöffnet. Das öffnen des Ventils 120 ermöglicht es, daß Wasser, das noch eine erhebliche Menge Wärme enthält, über die Leitung 112 zur Zweigleitung 36 und durch diese zur Wärmetauscherschlange 52 im Reaktor 26 gelangt. Zu diesem Zeitpunkt durchläuft der Reaktor 26 die der Dehydrierungsphase vorangehende und sie vorbereitende Komprimierungs- oder Aktivierungsphase des HDH-Zyklus.

Bei der oben beschriebenen Ventileinstellung in den zum Reaktor 24 führenden Leitungen beginnt das Hydrid im Reaktor 24, das sich dann auf einer erheblich oberhalb der obenerwähnten Gleichgewichtstemperatur liegenden Temperatur befinden kann, chemisch komprimiertes Wasserstoffgas abzugeben, das mit einem Druck von 55 Atmosphären und einer Temperatur von 386° K in geregelter Weise in die Sammelleitung 132 eintrittt. Dieses unter Drude stehende Wasserstoffgas von relativ hoher Temperatur kann auf diese Weise zur Turbine 134 strömen, wo es expandiert und an der Ausgangswelle 136 der Turbine 134 nutzbare Wellenleistung erzeugt. Die Expansion des Wasserstoffgases durch die Turbine 134 führt natürlich zu einer Verminderung des Druckes des Wasserstoffgases, und gleichzeitig bewirkt sie eine Abkühlung dieses Gases. Die isentrope Expansionskurve ßCim Temperatur/Entropie-Diagramm von Fig.2 repräsentiert die ideale Rückgewinnung von Energie aus dem heißen und unter Druck stehenden Wasserstoffgas durch dessen Expansion über die Turbine 134. Die tatsächliche und praktische Expansion durch die Turbine 134 ist in F i g. 2 durch eine gestrichelte Linie BD dargestellt, aus der die Entropiezunahme infolge der Reibungsverluste in der Turbine 134 ersichtlich sind. Das von der Turbine 134 abgegebene Wasserstoffgas weist typisch eine Temperatur von 210° K auf und ist expandiert bis zu einem Druck von 6,8 Atmosphären, wie dies oben erwähnt ist Diese Phase des HDH-Zyklus, also die Expansion über die Turbine 134 mit resultierender Dekompression und Abkühlung des Wasserstoffgases kann als die Dehydrierungsphase des HDH-Zyklus angesprochen werden.

Das Wasserstoffgas wird aus dem Hydrid bei einem konstanten Druck von 55 Atmosphären unter fortgesetzter Zuführung von Wärme aus dem von der Dampfturbine 20 gelieferten, relativ heißen Wassers fortlaufend freigesetzt, wobei charakteristisch ist, daß der Druck, mit dem der Wasserstoff aus dem Hydridbett freigesetzt wird, im wesentlichen konstant bleibt, bis in etwa der gesamte Wasserstoff sich chemisch von der Eisen/Titan-Legierung losgelöst hat. Die Dehydrierung dauert an, bis im wesentlichen der gesamte zuvor im Hydrid chemisch gebundene Wasserstoff als freies

ι ο Wasserstoffgas freigesetzt ist.

Nach Abschluß der Dehydrierungsphase, d. h. nach Freisetzung des gesamten Wasserstoffgases aus dem Hydrid, wird der Reaktor 24 in die Dekompressionsphase überführt. In dieser Phase des HDH-Zyklus sind die

! 5 Ventile 42,104,120,126,150 und 166 geschlossen, und es strömt ein Kühlmittel wie kaltes Wasser durch die Wärmetauscherschlange 50, wozu die Ventile 91,68 und 76 geöffnet werden und die Speiseleitung 90 für kaltes

. Wasser mit der Zweigleitung 58 in Verbindung gebracht wird. Der Reaktor 24 ist dann bereit für den Beginn der exothermen Reaktion, die eintritt, wenn das von der Turbine 134 abgegebene Wasserstoffgas unter gleichzeitiger Freisetzung von Wärme bei eine Hydridbildung begünstigenden Temperatur- und Druckbedingungen in den Reaktor 24 eingeleitet wird, wie dies oben beschrieben ist.

Der oben beschriebene vierphasige HDH-Zyklus ist kennzeichnend für den Betrieb jedes einzelnen der vier Reaktoren 24 bis 30. Durch eine passende Synchronisierung des phasenverschobenen Betriebs dieser vier Reaktoren 24 bis 30 wird die Sammelleitung 132 und über diese die Turbine 134 kontinuierlich mit Wasserstoffgas unter Druck gespeist, so daß die Turbine 134 ebenfalls kontinuierlich arbeitet und eine kontinuierli-

Jj ehe Rückgewinnung von Energie aus dem Wasserstoffgas unter Umwandlung dieser Energie in Wellenleistung zustandekommt. Bei der sequentiellen Betriebsweise der vier Reaktoren 24 bis 30 durchläuft stets einer davon wie beispielsweise der Reaktor 24 die Dehydrierungsphase, ein zweiter wie beispielsweise der Reaktor 26 die Kompressions- oder Aktivierungsphase, ein dritter wie beispielsweise der Reaktor 28 die Hydrierungsphase und ein vierter wie beispielsweise der Reaktor 30 die Dekompressions- oder Entspannungsphase. Der Betrieb der verschiedenen Reaktoren 24 bis 30 erfolgt mit solcher Versetzung oder Phasenverschiebung, daß der die Kompressionsphase durchlaufende Reaktor dem die Dehydrierungsphase durchlaufenden Reaktor benachbart ist und von diesem noch Restwärme führenden Wärmeaustauschwasser gespeist werden kann, das nach seinem Austritt aus der Dampfturbine 20 die Wärmeaustauscherschlange in dem die Dehydrierungsphase durchlaufenden Reaktor durchströmt hat. Auf diese Weise wird die bei dem Wärmeaustausch in dem in der Dehydrierungsphase befindlichen Reaktor ungenutzt gebliebene Restwärmeenergie in der Kompressionsoder Aktivierungsstufe dazu herangezogen, die Temperatur bis zu dem Punkt zu steigern, an dem die Dehydrierung eingeleitet werden kann.

bo Zur vollen Erklärung und Verdeutlichung der Synchronisation und des sequentiellen Betriebs in den verschiedenen Phasen des von den einzelnen Reaktoren 24 bis 30 der Bodenkreislauf 22 zu durchlaufenden HDH-Zyklus ist in der nachstehenden Tabelle I der

b5 Betriebszustand der verschiedenen Ventile im Kreislauf des Wärmeaustauschmediums .für den Übergang im Betrieb der einzelnen Reaktoren 24 bis 30 von einer Zyklusphase zur anderen zusammengestellt

Tabelle I

Reaktor 24

Reaktor Reaktor 28

Reaktor 30

Hydrierungsphase
Offene Ventile
Geschlossene Ventile

Kompressionsphase
Offene Ventile
Geschlossene Ventile

Dehydrierungsphase
Offene Ventile
Geschlossene Ventile

Dekompressionsphase
Offene Ventile
Geschlossene Ventile

91, 68, 76, 150

104, 42, 126,
166, 120

126, 68, 104

91, 166, 120,
42, 76, 150

42, 120, 166
150, 91, 104,
68, 76, 126

91, 68, 76

150, 166, 42,
120, 126, 104

152, 98, 78,

168, 106, 120, 122,

120, 70,

122, 98, 44, 78, 152,

44, 122,

78, 152, 70, 98, 106,

98, 78, 7G

152, 168, 106, 44, 122, 100, 72, 80, 154

108,46, 170,
124, 122

122, 72, 108

80, 124, 154,
170, 46, 100

170,46, 124
154, 72, 122,
100, 108, 80

100, 72, 80

'54, 170,46,
i22, 124, 108

156, 102, 74, 82

172, HO, 126,
124, 48

124,74, 110

126, 48, 156,
172, 102, 82

48, 126, 172
82. 74, 156,
102, 110, 124

102, 74, 82

156, 172, 126,
124,48, 110

In F i g. 3 ist die Anwendung eines HDH-Zyklus gemäß der Erfindung zur Erzeugung von Wellenleistung mittels Expansion durch eine Turbine hindurch in Verbindung mit der Ausnutzung der thermischen ü> Energie des von den Hydridreaktoren kontinuierlich agegebenen Wasserstoffs zur Aufheizung eines externen Fluids und unter Verwendung des von der Turbine abgegebenen kalten Wasserstoffs zur Kühlung eines externen Fluids veranschaulicht. In dem in Fig.3 J5 dargestellten System gibt es wieder die vier Reaktoren 24, 26, 28 und 30 mit den Wärmetauscherschlangen 50, 52, 54 und 56 und ebenso das Leitungsnetz für die Speisung dieser Wärmetauscherschlangen 50 bis 56 mit einem heißen Fluid und mit einem Kühlmittel oder einer ίο Kühlflüssigkeit. Dieser Teil des Systems von F i g. 3 ist identisch mit dem entsprechenden Teil des Systems von Fi g. 1, und es werden auch die gleichen Bezugszahlen zur Bezeichnung der gleichen Teile verwendet.

Bei dem in Fig.3 dargestellten System wird aus jedem der Reaktoren 24 bis 30 während der Dehydrierungsphase des HDH-Zyklus freigesetztes Wasserstoffgas mit einer Temperatur von etwa 378° K und einem Druck von 45 Atmosphären in die Sammelleitung 132 eingespeist. Sodann durchströmt dieses Wasserstoffgas zunächst einen als Vorkühler dienenden Wärmetauscher 174, in dem es einen erheblichen Teil seiner Wärme an eine externe Flüssigkeit abgibt, die durch eine Heizschlange 176 im Wärmetauscher 174 fließt. Beim Duschgang durch den Wärmetauscher 174 sinkt die Temperatur des Wasserstoffgases von 378° K auf 31Γ K. Das Wasserstoffgas mit dieser Temperatur und einem Druck von 45 Atmosphären expandiert dann durch eine Turbine 178 hindurch, der es im Anschluß an den Wärmetauscher 174 zugeführt wird. Die Expansion des Wasserstoffgases in der Turbine 178 läßt seinen Druck auf 6,8 Atmosphären und seine Temperatur auf 177° K abnehmen. Die entsprechende isentrope Expansionskurve ist in dem Temperatur/Entropie-Diagramm von F i g. 4 als Kurve CD dargestellt, und die tatsächliche Expansionskurve entspricht der gestrichelten Linie CE in Fig.4. Im Anschluß an die Turbine 178 durchströmt der Wasserstoff einen Wärmetauscher 180 mit einer Wärmetauscherschlange 182, durch die ein externes Wärmeaustauschmedium hindurchströmt, das beispielsweise ein zu verflüssigendes Gas sein kann. Beim Durchgang durch diesen Wärmetauscher 180 nimmt das kalte Wasserstoffgas aus der Turbine 178 Wärme von dem die Wärmetauscherschlange 182 durchströmenden Wärmeaustauschmedium auf und verflüssigt dieses Medium oder setzt dessen Temperatur herab. Durch diesen Wärmeaustausch erhöht sich die Temperatur des Wasserstoffs, wobei der Wasserstoff mit zunehmender Temperatur die Kurve DA im Temperatur/Entropie-Diagramm von Fig.4 durchläuft. Bei irgendeiner Temperatur oberhalb von —60°C, deren genauer Wert von dem Ausmaß des Wärmeaustausches im Wärmetauscher 180 abhängt, tritt das Wasserstoffgas dann in einen der Reaktoren 24 bis 30 ein, der bereit ist, die Hydrierungsphase des HDH-Zyklus zu durchlaufen.

Die vorstehende Beschreibung der Anlage von F i g. 3 zeigt, daß darin der HDH-Zyklus nicht nur zur Erzeugung von Wellenleistung unter Entspannung in einer Turbine 178 dient, sondern außerdem Wasserstoffgas von hohem Druck und hoher Temperatur aus den Hydridreaktoren 24 bis 30 sowohl zu Heiz- als auch zu Kühlzwecken herangezogen wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (17)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Betreiben eines Hydrid/Dehydrid-Reaktors, bei dem Wasserstoffgas mit einem Hydridbildner umgesetzt wird, gekennzeichnet durch die zyklische Aufeinanderfolge folgender Schritte:

a) Wasserstoffgas wird mit dem Hydridbildner unter Temperatur- und Druckbedingungen für die Bildung eines mit Wasserstoffgas gesättigt ten und damit im Gleichgewicht stehenden Hydrids verbunden (Hydrierungsphase);

b) das gebildete Hydrid wird zu chemischer Kompression des Wasserstoff gases bei konstantem Volumen siuf eine oberhalb der Gleichgewichtstemperatur liegende Temperatur aufgeheizt (Kompressionsphase);

c) das komprimierte Wasserstoffgas wird unter weiterer Wärmezufuhr zu dem Hydridbildner daraus freigesetzt und unter Arbeitsleistung und Abkühlung entspannt (Dehydrierungsphase);

d) der Hydridbildner wird nach Freisetzung im wesentlichen allen Wasserstoffgases zu chemischer Dekompression bei im wesentlichen konstantem Volumen abgekühlt (Dekompressionsphase).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Aufheizung des Hydrids als auch die weitere Wärmezufuhr dazu in Wärmeaustausch zwischen dem Hydrid einerseits und einem vorbeiströmenden Wärmeaustauschfluid mit einer Temperatur von weniger als 232° C andererseits J5 durchgeführt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einem zusätzlichen Schritt das entspannte Wasserstoffgas zur Kühlung eines externen Fluids ausgenutzt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch den zusätzlichen Schritt einer Ausnutzung des von dem aufgeheizten Hydrid freigesetzten Wasserstoffgases zur Aufheizung eines externen Fluids vor der Entspannung dieses Wasserstoffgases zur Leistungserzeugung.

5. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit mindestens einem Hydrid/Dehydrid-Reaktor für die chemische Bildung eines Hydrids durch Reaktion eines Hydridbildners mit Wasserstoffgas, gekennzeichnet durch Einrichtungen (138 bis 156) für eine periodische Speisung von Hydrid/Dehydrid-Reaktoren (24 bis 30) mit Wasserstoffgas, durch Einrichtungen (50 bis 56) für eine Zufuhr von Wärme zu den Reaktoren (24 bis 30) in alternierender Folge mit deren Speisung mit Wasserstoffgas zur Bewirkung von chemischer Kompression und Dehydrierung des Hydrids, durch Einrichtungen (50 bis 56) zum Abführen von Wärme von den Reaktoren (24 bis 30) to und durch Einrichtungen (134; 178) zum kontinuierlichen Umsetzen der Druckenergie des in den Reaktoren (24 bis 30) bei der Dehydrierung freigesetzten Wasserstoffgases in Wellenleistung unter gleichzeitiger Expansion und Kühlung des b5 Wasserstoffgases.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydridbildner in den Reaktoren (24 bis 30) zur Hydridbildung und zu späterer Freisetzung von unter Druck stehendem Wasserstoffgas aus dem Hydrid bei auf die chemische Kompression folgender Dehydrierung bei einer Temperatur von weniger als 232° C befähigt ist

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydridbildner in den Reaktoren (24 bis 30) in Berührung mit Wasserstoffgas ein stabiles Hydrid mit mindestens 1,0 Wasserstoffatomen je Hydridmolekül bildet, für das die Gleichgewichtsbedingungen für Druck und Temperatur der Gleichung

In P„ =

+ B

für den Zusammenhang zwischen dem Gleichgewichtsdruck Peq in Atmosphären und der Gleichgewichtstemperatur T_eq in Grad Kelvin mit Werten für die Konstante A von weniger als 10,000° K und für die Konstante B von weniger als 30 genügen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydridbildner ein stabiles Hydrid bildet, das im Durchschnitt je Hydfidmolekül mindestens 1,5 Wasserstoffatome enthält und im Gleichgewicht einen Wert von weniger als 4,500° K für die Konstante A und einen Wert von weniger als 20 für die dimensionslose Konstante B verlangt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydridbildner in den Reaktoren (24 bis 30) ein Material aus der

Nickel/Magnesium-Legierungen,
Eisen/Titan-Legierungen,
Kupfer/Magnesium-Legierungen,
Vanadiummetall,
Lanthan-Nickel-Verbindungen,
Lanthan-Kobalt-Verbindungen,
Scandiummetall,
Scandium-Kobalt- Verbindungen

und Verbindungen der allgemeinen Formel RT₅ umfassenden Gruppe ist, wobei R ein Lanthanidion und T ein 3d-Übergangsmetall ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydridbildner eine Eisen/ Titan-Legierung ist, die Eisen und Titan im Atomverhältnis 1 :1 enthält.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis

10, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydridbildner in den Reaktoren (24 bis 30) ein mit Wasserstoff gesättigtes Hydrid bei einer Gleichgewichtstemperatur von weniger als etwa 52° C und einem Druck von weniger als 10 Atmosphären bildet.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis

11, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Hydrid/ Dehydrid-Reaktoren (24 bis 30) zu versetztem, phasenverschobenem Betrieb miteinander gekoppelt sind, die eine kontinuierliche Speisung der Einrichtungen (134; 178) zum Umsetzen von Druckenergie mit Wasserstoffgas von hohem Druck gewährleisten.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis

12, dadurch gekennzeichnet, daß zu den Einrichtungen für eine periodische Speisung der Reaktoren (24 bis 30) mit Wasserstoffgas eine diese Reaktoren (24

bis 30) mit den Einrichtungen (I³⁴; I⁷⁸)
Umsetzen der Druckenergie verbindende Leitung und eine mit dieser Leitung verbundene Kühlwärmeaustauscheinrichtung (180) für einen Wärmeaustausch zwischen einer darin umlaufenden Flüssigkeit und dem von den Einrichtungen (134; 178) zum Umsetzen von Druckenergie zu den Reaktoren (24 bis 30) strömenden Wasserstoffgas gehört

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis

13, dadiAch gekennzeichnet, daß zwischen den Reaktoren (24 bis 30) und den Einrichtungen (134; 178) zum Umsetzen der Druckenergie Wärmeaustauscheinrichtungen (174) für einen Wärmeaustausch zwischen dem von den Reaktoren (24 bis 30) zu den Einrichtungen (134; 178) zum Umsetzen von Druckenergie strömenden Wasserstoffgas und einem externen Fluid angeordnet sind.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis

14, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zuführen von Wärme zu den Reaktoren (24 bis 30) eine Abwärmequelle vorgesehen ist, die an die Reaktoren (24 bis 30) ein Fluid mit einer Temperatur von weniger als 232° C abgibt

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis

15, gekennzeichnet durch Einrichtungen (32 bis 40) zum Transportieren von heißem Kühlmittel aus einem Atomkernreaktor (10) zu Hydrid/De nydrid-Reaktoren (24 bis 30) zu deren periodischer Aufheizung.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung (32) vom Atomkernreaktor (10) zu den Hydrid/Dehydrid-Reaktoren (24 bis 30) in einem an eine Kühlmittelpumpe (18) für den Umlauf des Reaktorkühlmittels angeschlossenen Bodenkreislauf (22) für dieses Kühlmittel mündet.