DE903364C - Verfahren zur Erzielung von Atomenergie freisetzenden kettenartigen Kernreaktionen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Erzielung von Atomenergie freisetzenden kettenartigen Kernreaktionen Die Erfindung betrifft Verfahren zur Erzilelung von Atomenergie freisetzenden kettenartigen Kernreaktionen.
• Sie bezweckt insbesondere, diese Verfahren so auszubilden, daß derartige Kettenreaktionen auch mit Hilfe von Körpern erhalten -,verden können, welche sich hierfür bisher nicht eigneten..
• Sie besteht wesentlich darin, für Verfahren der betreffenden Art zwei Körper A und B zusammenzubrinigen, von-denen oder Körper A so beschaffen ist, @daß bei seiner Beschießung durch Protonen, Neutronen oder Atphateilchen Kernreaktionen auftreten, die von der Aus,sendung von Teilchen begleitet sind, welche durch Beschießung d;es in geeigneter Weise gewählten Körpers 13 eine Kernreaktion dieses Körpers B hervorrufen können, welche von einer Aws,sen id'ung von Teilchen begleitet isst, die ihrerseits an ,dem Körper A eine Kernreaktion hervorrufen können, welche die Aussendu@ng von Teilchen bewirkt, diie an, dem Körper B eine Reaktion hervorrufen können, welche der oben an erster Stelle erwähn teen gleicht, wobei die Körper A unü B @so gewählt sind, daß die Gesamtbilianz der obigen Kernreaktionen exotherm ist und wobei dlie erste dieser beiden Reaktionen ,dadurch eingeleitet wird, daß der Körper A der Einwirkung von durch beliebige geeignete Mittel erzeugten gewünschten Atomgeschossen (Protonen; Neutronen oder Alphateilchen) ausgesetzt wird, worauf durch die erfolgende Kernreaktion die kettenartige Fortsetzung der Reaktionen durch die gegenseitige Einwirkung der von den Körpern A und B ausgesandten Teilchen auf den anderen Körper erfolgt.
• Als Körper A und B wählt man insbesondere Elemente, deren Atomnummer nicht höher ist als r4., z. B. Lithium, Beryllium, Bar, Stickstoff, Fluor, Natrium und Aluminium, wobei jedoch darauf zu achten ist, daß die Körper A und B, welche in derselben Reaktionsanordnung zusammenwirken sollen, voneinander verschieden inid od,°r wenigstens durch verschiedene Isotope desselben Elementes gebildet werden-.
• Der Körper A wird vorzugsweise so gewählt., daß bei Beschießung desselh,°.n mit Protonen oder Neutronen Kernreaktionen erfolgen können, durch welche wenigstens zwei Alghateilchem ausgesandt werden. Ein dieser Bedingung entsprechender Körper ist z. B. das Lithium.
• Als Körper B wird zweckmäßig sehr reines .Mu,minium gewählt, und zwar wegen der Leichtigkeit, mit welcher von diesem Körper durch Beschießung mit Alph-ateilchen Protonen erhalten werden können.
• Nach Auswahl der beiden obigen Körper (Lithium und Aluminium) und ihrer Zusammenbringung z. B. auf eine der weiter untren angegeben:e:n: Weisen erhäft mau die beiden nachstehenden Reaktionen nach Einleitung dies Vorganges z. B. durch Beschießung :des Lithium-s mit auf beliebige geeignete Weise @erzeugten Protonen:, z. B. durch positive oder Kanalstrahlen.
• 3Li (p, a) zHe 17,28 Q (MeV) (i) ;3A1 (a, p) ;° Si 2,25 Q (MeV) (ä) Zur Zusammeubringung der gewählten Körper A und B kann. man z. B. folgendermaßen vorgehen.. Man bringt .auf eine geeignete Unterlage ein dünnes Lithiumblatt, welches z. B. eine Aus@dehnung von einigen Quadratmillimetern und eine Dicke von 0,3 mm hat. Hierauf wird dieses Blatt mit einer Artk einerGlocke aus einer sehr reinenrAlumirniumfolie (99,90%) von z. B. o,2 mm Dicke überdeckt, wobei diese Glocke an ihrer Spitze eine Öffnung von: z. B. 2 mm Durchmesser aufweist, wobei der Abstand, zwischen der Innenwand der Glocke und dem Lithiumblatt klein ist und z.. B. in der Größenordnung von 2 mm liegt.
• Hierauf wird auf das Lithiumblatt durch die erwähnte Öffnung ein Protonenstrahl gerichtet, der auf wenigstens ioo ooo Volt beschleunigt ist. Unter der Beschießung mit diesen Protonen kann die obige Reaktion (i) stattfinden.
• Bei :dieser an sich bekannten Reaktion zerfällt der Lithium'kern in zwei Heliumkerne, gleichbedeutend mit Al.phateilchen, die auf das Aluminium der Glocke aufprallen und die obige Reaktion (,2) hervorrufen können.
• Man stellt fest, .saß die durch <die Kernreaktion Alpha A1umin@ium ausgesandten Protonen ihrerseits wieder auf das Lithium einwirken und d'aß die beiden Reaktionen durch gegenseitige Einwirkung der beiden Körper aufeinander einige Sekunden fortdauern, nachdem der die Reaktion einleitende Protonenstrahl abgeschaltet wurde.
• Der obern, beschriebene Vorgang entspricht einer Schemati-sierung der Erfindung und gestattet eine Laboratoriumsrdemo@nstra`tion,.
• Praktisch benutzt man jedoch gleichzeitig eine große Zähl vom Elementaranordnung en seih< kleiner Abmessungen, deren jede dien obigen Lithiumblatt und der Aluminiumglocke entspricht, was dazu führt, die beiden Mert:al'le in einen möglichst fein verteilten puliverförmigen Zustand zu bringen (z. B. mit einer Korngröße von: o,oi -mm) und sie innig zu mischen.
• Das metallische Lithium kann zur Vermeiidung gewisser Nachteile (insbesondere der Oxydation) durch seine Verbindung Lithitimfluorrid( (UF) ersetzt werden. Es wird dann Aluminlumpulver. und Lith,iumfluori@d (U F) in Verhältnissen gemischt, welche in seih< weiten- Grenzen veränderlich sein können, z. B. io °/a Al mit 9o °/o Li F und 40 0/a Al mit 6o0/0 Li F.
• Durch Versuche wurde als ein besonders gut geeignetes Verhältnis- gefunden 30 °/0 Al mit 0 % Li F.
• Mit der gewählten Mischung werden dann Preßlinge hergestellt., welche zweckmäßig die Form von kleinen Platten mit e ner Oberfläche in der Größen ordnung von i cm2 und einer Dicke von o,8 mm erhalten.
• Diese Preßlinige werden einer geeigneten Protonenbeschießung unterworfen, bis -die obigen Reaktionen (i) und (2) gut eingeleitet sind.
• Mit dem Einsetzen der gemäß der Erfindung sich kettenartig fortsetzenden Reaktionen erhält man, einen1 richtigen Atombrenner (Pile) auf Lithi.umgrundluge, welcher Wärme während< einer beträchtlichen Zeitdauer entwickelt und,diessen Temperatur unter geeigneten Umständen bis zu einem Gleichgewichtspunkt steigt, welcher, falls erforderlich, beliebig gesenkt werden kann.
• Für die Wahl der Körper A und B unter den verschiedenen oben aufgeführten Stoffen kann man durch Berechnung der viehfach möglichen. Kernreaktionen bestimmen, welche edier möglichen zahlreichen Kombinationen sich für,die zur Ausführung der Erfindung erforderlichen gegenseitigen Reaktionen eignen.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Erzielung von Atomenergie freisetzenden kettenartigen Kernreaktionen, dadurch gekennzechhnet, daß zwei Körper A und B zusammengebracht werden, von denen der Körper A so beschaffen ist, daß bei seiner Beschießung d'tirch Protonen, Neutronen oder Alphateilchen Kernreaktionen dieses Körpers von der Aussendung von Teilchen begleitet sind, welche durch Beschießung des in geeignete< Weise gewählten Körpers B eine Kernreaktion dieses Körpers, B hervorrufen können, welche von einer Aussendung von Teilchen begleitet wird, welche ihrerseits an dem Körper A eine Kernreaktion hervorrufen können, welche die Aus,sen@dung von Teilchen bewirkt, welche an: dem Körper B eine der an erster Stelle angegebenen Reaktion gleiche Reaktion hervorrufen können, wobei die Körper A und B so ausgewählt sind, daß die Gesamtbilaniz der obigen KernTe.aktionen exotherm ist und wobei die erste dieser beiden Reaktionen diadu,rch eingeleitet wird, d;aß der Körper A der Einwirkung von :durch beliebige geeignete Mittel erzeugten gewünschten Atomgeschossen (Protonen, Neutronen oder Alphateilchen) ausgesetzt wird, worauf durch die erfolgende Kernreaktion: die kettenartige Fortsetzung der Reaktionen durch die gegenseitige Einwirkung der von den Körpern A und B ausgesandten Teilchen auf den anderen Körper erfolgt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekernnze.ichn@et, daß die Körper A und B unter den Elementen ausgewählt werden, deren Atomnummer nicht höher ist als 14, z. B. Lit'hium, Beryllium, Bor, Stickstoff, Fluor, Natrium und Aluminium, wobei jedoch die Körper A und B, welche in -derselben Reaktionsanordnung zusiammenwirken. sollen, voneinander verschieden sein oder wenigstens,dlurch verschiedene Isotope desselben Elementes gebildet werden müssen.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper A so ausgewählt wird, daß wenügstens zwei Alphateilchen ausgesandt werdien" wenn einer seiner Kerne ,durch Beschießung mit einem Atomkernbestandteil (Proton oder Neutron) zum Zerfall gebracht wird.
4. 4. Verfahren. nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper A Lithiu-m ist.
5. 5. Verfahren nach Anspruch i bis 4, dadurch riekennzeichnet, daß der Körper B sehr reines Aluminium ist.
6. 6. Verfahren ntaeh einem ,der Anisprüche i l bis 5, dadurch gekennize@ichne.t"daß die Körper A und B in pulverförmigen Zustand gebracht und innig vermischt werden.
7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche i bijs 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Lit'bium in der Form von Litihiumfluori@d (Li F) benutzt wird, welches mit Aluminiumpulver gemischt zur Anwendung geljangt. B. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 4, 5, 6 und- 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verhältnisse der Bestandteile zwischen io%-Al mit go% LiF und 40% Al mit 6o% LiF schwanken. g. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 4, 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Gemisch.,dier Pulver -der beiden Körper A und B Preß.linge hergestellt werden., welchen man die Farm von kleinen Platten gibt, welche zwecks Einleitung der obigen Reaktionen einer Protonenbeschießung ausgesetzt wenden.