DE3542839A1 - Thermoelektrischer generator mit einer nuklearen waermequelle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen thermoelektrischen Genera­ tor mit einer nuklearen Wärmequelle und mit einer Viel­ zahl von auf einem die Wärmequelle umgebenden zylindri­ schen Träger angeordneten thermoelektrischen Einheiten und mit oberhalb und unterhalb der Wärmequelle vorge­ sehenen Wärmeisolierungen.

Bei allen bisher realisierten Anlagen zur Erzeugung von elektrischem Strom aus nuklearer Energie wird ein Wärme­ übertragungsmittel in Form eines Gases oder einer Flüs­ sigkeit verwendet, das die in einem Kernreaktor gewon­ nene Wärmeenergie an die nachgeschalteten Umwandlungs­ aggregate überträgt. Für den Transport der Verlustwärme ist ein entsprechender Kreislauf vorgesehen. Die Umwand­ lung der Wärmeenergie in elektrische Energie erfolgt im allgemeinen mit Hilfe von Turbinen und elektrischen Generatoren. Eine Ausnahme stellt das in einem Kern­ reaktor eingebaute Thermionikelement dar. Aber auch eine solche Anlage, wie sie beispielsweise in der DE-AS 11 05 078 beschrieben ist, benötigt für den Abtransport der Verlustwärme einen sekundären Kreislauf.

Bekannt sind auch Einrichtungen zur Erzeugung von Elek­ trizität mittels thermoelektrischer Generatoren, die nuklear beheizt werden. Bei diesen Einrichtungen wird als nukleare Wärmequelle ein radioaktives Isotop ver­ wendet. Als Beispiel sei die DE-AS 23 43 840 genannt, bei der das radioaktive Isotop in einem zylindrischen Behälter installiert ist, um welchen ein die Thermo­ elemente aufnehmender, als Wickel ausgebildeter Träger angeordnet ist. Der Raum oberhalb und unterhalb des zylindrischen Behälters ist mit wärmeisolierendem Mate­ rial ausgefüllt, so daß der gesamte von dem Behälter ausgehende Wärmestrom durch die Thermoelemente geführt wird.

Derartige Einrichtungen sind gegenüber den mit Thermio­ nikelementen ausgestatteten Anlagen mit dem Vorteil ver­ bunden, daß sie zur Wärmeabfuhr keine mit einem Fluid betriebenen Kreisläufe benötigen. Die elektrische Lei­ stung, die sich mit ihnen erzeugen läßt, ist jedoch relativ gering.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, zur direkten Elektrizitätserzeugung mit nuklearer Energie die Vorteile eines thermoelektrischen Generators aus­ zunutzen und diesen so auszubilden, daß mit ihm eine elektrische Leistung von mindestens 200 kWel gewonnen werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe ist durch die folgenden Merk­ male gekennzeichnet:

• a) die nukleare Wärmequelle wird von einem thermischen Hochtemperaturreaktor in Zylinderform gebildet, dessen Kern aus keramischem Material besteht;
• b) der zylindrische Träger für die thermoelektrischen Einheiten besteht aus einem Schirm aus kohlen­ stoffaserverstärktem Graphit, der den Hochtempe­ raturreaktor mit Abstand umgibt;
• c) an den beiden Stirnflächen des Hochtemperatur­ reaktors ist je eine Platte aus thermisch isolie­ rendem Material angeordnet;
• d) die Wärmeübertragung von dem Hochtemperaturreaktor zu dem Schirm sowie die Abfuhr der Verlustwärme von dem Schirm erfolgt durch radial nach außen ge­ richtete Wärmestrahlung.

Der ganz aus keramischen Materialien bestehende Hoch­ temperaturreaktor hat an seiner Oberfläche eine sehr hohe Temperatur und kann infolgedessen eine ausreichende Leistung in Form von Wärmestrahlung nach außen hin abgeben. Der zylinderförmige Schirm mit den thermoelek­ trischen Einheiten nimmt die von dem Hochtemperatur­ reaktor abgestrahlte Wärme auf, wandelt sie teilweise in elektrischen Strom um und strahlt die Verlustwärme nach außen ab.

Für eine hinreichende Stromerzeugung ist es erforder­ lich, daß die Außentemperatur des Schirms etwa in der Größenordnung von 700-900°K liegt. Die Temperatur­ differenz von der Innenseite zur Außenseite des Schirms muß etwa 400-800°K betragen. Ein ausreichend hoher Wär­ metransport von der Oberfläche des Hochtemperaturreak­ tors zur Innenseite des Schirms erfordert Temperaturen in der Größenordnung von 1400-1800°K. Nach heutigen Kenntnissen sind als höchste Materialtemperatur im Schirm 1400°K zugrundezulegen. Für diese Innentemperatur des Schirms ergibt sich für die Oberfläche des Reaktors eine Temperatur von 1730°K. Im Inneren des Reaktors sind, berechnet mit bekannten Wärmetransportdaten, Tem­ peraturen von ca. 2400°K anzunehmen. Um derart hohen Temperaturen standhalten zu können, sind alle Komponen­ ten des Reaktors aus keramischen Materialien hergestellt.

Eine Strahlenschädigung der thermoelektrischen Einheiten sowie der thermischen Isolierungen durch schnelle Neu­ tronen tritt nur in sehr geringem Maße ein, da es sich bei der nuklearen Wärmequelle um einen thermischen Kern­ reaktor handelt. Wie eine überschlägige Rechnung zeigt, ist die schnelle Neutronendosis in dem Schirm so gering, daß ohne Bedenken kohlenstoffaserverstärkter Graphit als Schirmmaterial verwendet werden kann.

Eine höhere Leistung des thermoelektrischen Generators als die angestrebte läßt sich auch eine Vergrößerung der Schirmoberfläche erreichen. Unter Berücksichtigung aller Parameter der Höhe der Temperatur und der Entwicklungs­ möglichkeiten der thermoelektrischen Generatoren scheint sogar eine Leistungssteigerung von 200 kW_el auf ca. 1000 kW_el möglich, ohne daß die Größe des Aggregats wesentlich erhöht werden muß.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen sowie der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit den schema­ tischen Zeichnungen zu entnehmen.

Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung des thermo­ elektrischen Generators,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch diesen Generator,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein einzelnes Brenn­ element,

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie A-B der Fig. 3,

Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie C-D der Fig. 3,

Fig. 8 einen stark vergrößerten Ausschnitt aus dem Schirm mit den thermoelektrischen Einheiten,

Fig. 7 die Befestigung einer thermoelektrischen Ein­ heit an dem Schirm.

Die Fig. 1 und 2 lassen einen thermoelektrischen Generator erkennen, der im wesentlichen einen zylin­ derförmigen thermischen Hochtemperaturreaktor 1, einen aus kohlenstoffaserverstärktem Graphit bestehenden, ebenfalls zylinderförmigen Schirm 2 als Träger für eine Vielzahl von thermoelektrischen Einheiten 3 sowie zwei Platten 4 und 5 aus thermisch isolierendem Material aufweist. Der Hochtemperaturreaktor, der eine Leistung von 3 MW_th hat, ist im Zentrum des Schirmes 2 angeordnet, der ihn mit Abstand umgibt. Der Schirm 2 ist als gitter­ artige Gerüstkonstruktion ausgeführt, wie später noch erläutert wird. Die beiden Platten 4 und 5, die an den Stirnflächen des Hochtemperaturreaktors 1 vorgesehen sind, bestehen aus Magnesiumoxid und kohlenstoffaser­ verstärktem Graphit, der als Trägermaterial dient. Sie decken auch den Ringraum 8 zwischen Hochtemperatur­ reaktor 1 und Schirm 2 ab.

Für die Regelung und Abschaltung des Hochtemperatur­ reaktors 1 sind zwei Regel- und Abschalteinrichtungen 7 vorgesehen, die ebenfalls an den Stirnflächen des Hoch­ temperaturreaktors 1 angeordnet sind. Jede Regel- und Abschalteinrichtung 7 umfaßt eine Anzahl von Absorber­ stäben 8 und die dazugehörigen Antriebe 9. Die Absor­ berstäbe 8 lassen sich von den Stirnflächen des Hoch­ temperaturreaktors 1 aus in den Kern einfahren und wieder ausfahren. Sie bestehen aus kohlenstoffaser­ verstärktem Graphit, dem Bor als Neutronenabsorber bei­ gegeben ist. Bei dem hier angegebenen Beispiel sind etwa 20 Absorberstäbe erforderlich, um den Hochtemperatur­ reaktor 1 ein- und auszuschalten, in der Fig. 2 ist nur einer der Absorberstäbe gezeigt.

Um die Reibung zwischen den Absorberstäben 8 und dem Kern möglichst niedrig zu halten, sind die Stirnober­ flächen sowie die Flächen, die von den Absorberstäben 8 kontaktiert werden, mit einer aus Titankarbid bestehen­ den Oberflächenvergütung versehen. Die Antriebe 9 der Absorberstäbe 8 befinden sich oberhalb und unterhalb des Hochtemperaturreaktos 1, und zwar außerhalb der Platten 4 und 5, so daß sie gegen die hohen Temperaturen des Hochtemperaturreaktors 1 geschützt sind. Als Antriebs­ kraft für das Ein- und Ausfahren der Absorberstäbe 8 dient jeweils ein Elektromotor, der über eine Zahnstange und ein Ritzel eine Hin- und Herbewegung der Absorber­ stäbe 8 von ca. 4 m ermöglicht.

Außer den beiden Einrichtungen 7 zur Regelung und Ab­ schaltung sind bei dem Hochtemperaturreaktor 1 keinerlei bewegbare Teile vorhanden, so daß das gesamte Aggregat langzeitig eine hohe Zuverlässigkeit besitzt. Von Vor­ teil ist auch, daß die Einrichtungen 7 sich an den Stirnflächen des Hochtemperaturreaktors 1 befinden, da durch diese Anordnung die gesamte Mantelfläche des Schirmes 2 zur Wärmeübertragung ausgenutzt werden kann.

Der Hochtemperaturreaktor 1 weist über seinen Quer­ schnitt wie auch in axialer Richtung unterschiedliche Brennstoffkonzentrationen auf, und zwar liegt die Brenn­ stoffkonzentration an der seitlichen wie auch an der oberen und unteren Oberfläche des Kerns um etwa 50 bis 100% höher, als es der durchschnittlichen Brennstoff­ konzentration entspricht. Dies hat zur Folge, daß die sonst vorhandene Abflachung der Leistung ausgeglichen wird. Durch diese Konzentrationswahl wird der Neutro­ nenfluß relativ wenig beeinflußt; die Leistungsver­ teilung dagegen kann damit auf eine Genauigkeit von ca. ±30% Abweichung vom Mittelwert eingestellt werden.

Der Kern des Hochtemperaturreaktors 1 besteht aus einer Anzahl von stabförmigen Brennelementen 10, von denen eins in den Fig. 3, 4 und 5 dargestellt ist. Als Material für die Brennelemente 10 wird kohlenstoffaserverstärkter Graphit verwendet, in dem mit Zirkonkarbid beschichtete Brennstoffpartikel aus Uranoxid eingelagert sind. Zir­ konkarbid hat einen ausreichend hohen Schmelzpunkt von ca. 3500°C. Bei der hier geforderten geringen Neutronen­ dosis und einer angenommenen Betriebszeit von etwa 10 Jahren ist mit einer ausreichenden Stabilität der um­ hüllten Brennstoffpartikel zu rechnen.

Die Brennelemente 10 weisen auf dem größten Teil 11 ihrer Länge einen zylindrischen Querschnitt auf; an diesen Teil 11 ist oben und unten ein Endstück 12 mit hexagonalem Querschnitt angesetzt. Die Endstücke 12 sind größer als das zylindrische Teilstück 11, so daß zwi­ schen den dicht aneinandergelagerten Brennelementen 10 freie Zwischenräume für die Ausbreitung der Wärmestrah­ lung vorhanden sind. Zur Verbesserung des Wärmetrans­ ports vom Inneren des Kerns nach außen weisen die Brennelemente 10 auf einem Teil ihres Mantels eine Verspiegelung 13 aus Siliziumkarbid auf, wie die Fig. 5 erkennen läßt. Die Verspiegelung 13 bewirkt, daß ein größerer Teil der Wärmestrahlung durch die freien Zwi­ schenräume nach außen gelangt.

Jedes Brennelement 10 besitzt eine zentrale axiale Bohrung 14 sowie zwei weitere axiale Öffnungen 15 für das Einfahren zweier Absorberstäbe 8. In der Bohrung 14 ist ein Trägerstab 18 angeordnet, der aus einem Material mit einer sehr geringen Wärmedehnung, vorzugsweise aus kohlenstoffaserverstärktem Graphit, besteht. In dem oberen Endstück 12 jedes Brennelements 10 ist eine eben­ falls aus kohlenstoffaserverstärktem Graphit bestehende Klemmschraube 17 vorgesehen, die zur Fixierung des Brennelements auf dem Trägerstab 18 dient. Auf einem Trägerstab 18 sind jeweils mehrere Brennelemente 10 untereinander angeordnet, wie aus der Fig. 3 zu ersehen ist. Dabei ist zwischen zwei Brennelementen 10 je ein Dehnungsspalt 18 freigelassen. Weitere Dehnungsspalte sind auch zwischen nebeneinander angeordneten Brenn­ elementen 10 vorhanden.

Zwischen den Trägerstäben 18 und den Bohrungen 14 in den Brennelementen 10 können enge Toleranzen eingehalten werden, die lediglich die Dehnung der Brennelemente 10 und ihre geringfügigen Schrumpfungen während der Be­ triebsdauer berücksichtigen. Dasselbe gilt für die Klemmschrauben 17. Die Trägerstäbe 18 können so herge­ stellt werden, daß ihre Ausdehnung bei Temperaturer­ höhung praktisch zu vernachlässigen ist.

Wie Fig. 2 erkennen läßt, ist der Kern des Hochtempe­ raturreaktors 1 so aufgebaut, daß die aktive Kernzone 19 einen ringförmigen Querschnitt besitzt, d.h. die zen­ trale Zone des Kerns bleibt frei von Brennelementen 10 und damit leistungsfrei, um einen allzu großen Tempera­ turanstieg innerhalb des Hochtemperaturreaktors 1 zu vermeiden. Bei einem derartigen Reaktor mit ringförmigem Kern beträgt die Maximaltemperatur im Inneren des Kerns 2300°K. In dem zentralen Hohlraum 20 sind Reflektor­ elemente 21 angeordnet, die die gleiche Gestalt haben wie die Brennelemente 10. In den Reflektorelementen 21 und zusätzlich auch in den Brennelementen 10 sind ab­ brennbare Neutronengifte vorgesehen.

Wie bereits erwähnt, ist der Schirm 2, der als Träger der thermoelektrischen Einheiten 3 dient, als gitter­ artige Gerüstkonstruktion ausgeführt. In den Fig. 6 und 7 wird dies näher erläutert. Die Fig. 6 zeigt eine der quadratischen Gittermaschen 22 der Gerüstkonstruk­ tion, die von Stegen 23 umrahmt ist. Die Stege 23 be­ stehen aus kohlenstoffaserverstärktem Graphit. In jede Masche 22 ist eine der thermoelektrischen Einheiten 3 eingesetzt. In den thermoelektrischen Einheiten 3 werden Halbleiter 28 aus Silizium-Germanium-Kristallen mit hoher p- und n-Dotierung verwendet, die auf einer Metallplatte 24 angebracht sind. Die Metallplatten 24 stellen jeweils den auf der heißen Seite befindlichen Wärmeaustauscher der betreffenden thermoelektrischen Einheit dar.

Die Metallplatten 24 müssen gegen die Gerüstkonstruktion des Schirmes 2 elektrisch isoliert sein. Zu diesem Zweck ist für die Fixierung der Metallplatten 24 in den Git­ termaschen 22 die in der Fig. 7 gezeigte Befestigungsart vorgesehen. Als Befestigungsmittel dienen Schrauben 25, die so angeordnet sind, daß sich zwischen den Metall­ platten 24 und den Gitterstegen 23 keramische Formkörper 28 befinden. Die Schrauben 25, die ohne Kontakt durch die Metallplatten 24 geführt sind, werden gegen weitere keramische Formkörper 27 verspannt. Die Formkörper be­ stehen vorzugsweise aus Magnesium- oder Aluminiumoxid.

Wie die Fig. 7 zeigt, sind am unteren Ende der Halb­ leiter 28 Metallplatten 29 angelötet, die zur Spannungs­ abnahme der thermoelektrischen Einheit 3 dienen. Die Spannungsabnahme ermöglicht eine elektrische Serien­ schaltung und eine thermische Parallelschaltung, so daß sich nach einem Optimierungsprozeß eine hohe Zuver­ lässigkeit erreichen läßt. Für die metallischen Bauteile der thermoelektrischen Einheiten 3 werden hochwarmfeste Werkstoffe wie z.B. Wolfram oder Niob verwendet.

Der beschriebene Hochtemperaturreaktor 1 kann nach zwei Konzeptionen betrieben werden: im Dauerbetrieb oder für einen temporären Einsatz mit kurzer Einlaufphase. Für einen Dauerbetrieb, der eine sorgfältige Auslegung mit abbrennbaren Neutronengiften erfordert, erhöht sich die Menge des Spaltstoffs und liegt bei einem Reaktor mit einer Leistung von 3 MW_th in der Größenordnung von 100 kg Spaltstoff. Die Absorberstäbe 8 dienen in diesem Falle nur dazu, den Reaktor durch Ausfahren einzuschalten und ihn nach Beendigung des Betriebes durch Einfahren wieder auszuschalten. Wegen des hohen Temperaturkoeffizienten des Reaktors und der relativen Unempfindlichkeit des Gesamtsystems gegen Temperaturschwankungen kann bei dieser Betriebsweise durch die abbrennbaren Neutronen­ gifte eine annähernd gleiche Leistung für einen längeren Zeitraum erreicht werden, so daß eine Regelung mit den Absorberstäben 8 nicht erforderlich ist.

Beim temporären Einsatz des Hochtemperaturreaktors 1 ist dagegen das Ausfahren der Absorberstäbe 8 in einem Zeit­ bereich von jeweils 10-100 Sekunden erforderlich. Die dabei auftretende Temperaturerhöhung wird von dem Kern des Hochtemperaturreaktors 1 gut vertragen, da die Dehnungen im wesentlichen von den Trägerstäben 18 aus kohlenstoffaserverstärktem Graphit aufgenommen werden müssen und dieses Material praktisch keine Dehnung hat. Die Ladung mit Spaltstoff ist beim temporären Einsatz kleiner und liegt in der Größenordnung von 80 kg. Die Aktivierung des Gesamtsystems ist in diesem Fall prak­ tisch zu vernachlässigen. Von Vorteil ist auch noch, daß nur wenig abbrennbares Neutronengift benötigt wird.

Für einen Hochtemperaturreaktor mit einer thermischen Leistung von 3 MW_th ergibt sich - unter Zugrundelegung eines elektrischen Wirkungsgrades von 0.08 - eine elek­ trische Leistung von 200 kW_e. Das Volumen des Kerns be­ trägt ca. 25 m³ bei einem Radius des Reaktors von 1 m und einer Höhe von 8 m. Für den Radius des Schirms 2 werden 1,8 m und für seine Höhe 10 m zugrundegelegt. Der ther­ mische Neutronenfluß im Kern des Reaktors 1 beträgt 10¹³ n/cm² s derjenige im Schirm 4×10¹¹ n/cm s.

Claims (31)

1. Thermoelektrischer Generator mit einer nuklearen Wärmequelle und mit einer Vielzahl von auf einem die Wärmequelle umgebenden zylindrischen Träger angeordneten thermoelektrischen Einheiten, und mit oberhalb und unterhalb der Wärmequelle vorgesehenen Wärmeisolie­ rungen, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

• a) die nukleare Wärmequelle wird von einem thermischen Hochtemperaturreaktor (1) in Zylinderform gebildet, dessen Kern aus keramischem Material besteht;
• b) der zylindrische Träger für die thermoelektrischen Einheiten besteht aus einem Schirm (2) aus kohlen­ stoffaserverstärktem Graphit, der den Hochtempe­ raturreaktor (1) mit Abstand umgibt;
• c) an den beiden Stirnflächen des Hochtemperatur­ reaktors (1) ist je eine Platte (4, 4) aus thermisch isolierendem Material angeordnet;
• d) die Wärmeübertragung von dem Hochtemperaturreaktor (1) zu dem Schirm (2) sowie die Abfuhr der Verlust­ wärme von dem Schirm (2) erfolgt durch radial nach außen gerichtete Wärmestrahlung.

2. Thermoelektrischer Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern des Hochtempera­ turreaktors (1) von stabförmigen Brennelementen (10) aus Graphit gebildet wird, in dem beschichtete Brennstoff­ partikel eingelagert sind.

3. Thermoelektrischer Generator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Graphit Kohlen­ stoffasern eingelagert sind.

4. Thermoelektrischer Generator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung der Brenn­ stoffpartikel aus Zirkonkarbid besteht.

5. Thermoelektrischer Generator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch die besondere Form­ gebung und Anordnung der Brennelemente (10) in dem Kern Hohlräume vorhanden sind.

6. Thermoelektrischer Generator nach den Ansprüchen 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberfläche der Brennelemente (10) teilweise eine Verspiegelung (13) vorgesehen ist.

7. Thermoelektrischer Generator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verspiegelung (13) aus Siliziumkarbid besteht.

8. Thermoelektrischer Generator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aktive Kernzone (19) einen ringförmigen Querschnitt aufweist.

9. Thermoelektrischer Generator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in dem von der aktiven Kernzone (19) umschlossenen Hohlraum (20) Reflektor­ elemente (21) angeordnet sind.

10. Thermoelektrischer Generator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektorelemente (21) die gleiche Gestalt aufweisen wie die Brennelemente (10).

11. Thermoelektrischer Generator nach Anspruch 2 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kern des Hochtemperaturreaktors (1) abbrennbare Neutronengifte vorgesehen sind.

12. Thermoelektrischer Generator nach den An­ sprüchen 2 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die ab­ brennbaren Neutronengifte in den einzelnen Brennele­ menten (10) angeordnet sind.

13. Thermoelektrischer Generator nach den An­ sprüchen 9 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die abbrennbaren Neutronengifte in den Reflektorelementen (21) angeordnet sind.

14. Thermoelektrischer Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm (2) von einer Gerüstkonstruktion gebildet wird, die quadratische Gittermaschen zur Aufnahme der thermoelektrischen Ein­ heiten aufweist.

15. Thermoelektrischer Generator nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die thermoelektrischen Ein­ heiten (3) mittels keramischer Formkörper (26), vor­ zugsweise aus Magnesium- oder Aluminiumoxid, gegen die Gerüstkonstruktion elektrisch isoliert sind.

16. Thermoelektrischer Generator nach den Ansprü­ chen 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß der von einer Metallplatte gebildete Wärmeaustauscher auf der heißen Seite jeder thermoelektrischen Einheit (3) mit Hilfe von Schrauben (25) an der Gerüstkonstruktion (2) befestigt ist.

17. Thermoelektrischer Generator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die stabförmigen Brenn­ elemente (10) im wesentlichen einen kreisförmigen Querschnitt haben und ein oberes und unteres Endstück (12) mit hexagonalem Querschnitt aufweisen.

18. Thermoelektrischer Generator nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Brennelement (10) eine durchgehende zentrale axiale Bohrung (14) besitzt, in der ein Trägerstab (16) aus einem Material mit einer sehr geringen Wärmedehnung, vorzugsweise aus kohlen­ stoffaserverstärktem Graphit, angeordnet ist.

19. Thermoelektrischer Generator nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Brennelement (10) durch Klemmschrauben (17), vorzugsweise aus kohlen­ stoffaserverstärktem Graphit, die in dem oberen Endstück (12) vorgesehen sind, an dem Trägerstab (16) fixiert ist.

20. Thermoelektrischer Generator nach den Ansprü­ chen 18 und 19, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Trägerstab (16) mehrere Brennelemente (10) mit Abstand untereinander angeordnet sind.

21. Thermoelektrischer Generator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffkonzentration in den Brennelementen (10) derart festgelegt ist, daß sich über den Kern des Hochtemperaturreaktors (1) axial und radial eine relativ gleichmäßige Leistung einstellt.

22. Thermoelektrischer Generator nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß eine Leistungsverteilung eingestellt ist, deren Abweichung vom Mittelwert nicht mehr als ca. ±30% beträgt.

23. Thermoelektrischer Generator nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß an der seitlichen wie auch an der oberen und unteren Oberfläche des Kerns die Brennstoffkonzentration um etwa 50 bis 100% höher ge­ wählt ist als der durchschnittlichen Brennstoffkon­ zentration entspricht.

24. Thermoelektrischer Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Platten (4, 5) aus thermisch isolierendem Material an den beiden Stirn­ flächen des Hochtemperaturreaktors (1) auch den Ringraum (6) zwischen Hochtemperaturreaktor (1) und Schirm (2) abdecken.

25. Thermoelektrischer Generator nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Platten (4, 5) aus kohlenstoffaserverstärktem Graphit als Trägermaterial und aus Magnesiumoxid bestehen.

26. Thermoelektrischer Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochtemperaturreaktor (1) zwei Regel- und Abschalteinrichtungen (7) aufweist, die an den beiden Stirnflächen des Hochtemperaturreak­ tors (1) vorgesehen sind.

27. Thermoelektrischer Generator nach den Ansprü­ chen 2 und 26, dadurch gekennzeichnet, daß jede Regel- und Abschalteinrichtung (7) aus von der einen Stirn­ fläche des Hochtemperaturreaktors (1) aus in den Kern einfahrbaren und in Öffnungen (15) der Brennelemente (10) bewegbaren Absorberstäben (8) besteht.

28. Thermoelektrischer Generator nach den An­ sprüchen 25, 26 und 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtungen (9) für die Absorberstäbe (8) außerhalb der Platten (4, 5) aus thermisch isolierendem Material angeordnet sind.

29. Thermoelektrischer Generator nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorberstäbe (8) aus kohlenstoffaserverstärktem Graphit mit Borgehalt be­ stehen.

30. Thermoelektrischer Generator nach Anspruch 27 oder 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorberstäbe (8) sowie alle Teile, deren Oberflächen von den Ab­ sorberstäben (8) kontaktiert werden, eine keramische Oberflächenvergütung aufweisen.

31. Thermoelektrischer Generator nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergütung aus einer Titankarbidbeschichtung besteht.