DE1298652B

DE1298652B - Device for converting heat from nuclear fission reactions into electrical energy with the help of an MHD generator

Info

Publication number: DE1298652B
Application number: DER30662A
Authority: DE
Inventors: Radebold; Dr-Ing Reinhart
Original assignee: HERMANN DIPL ING; REINHARDT DR ING
Current assignee: HERMANN DIPL ING; REINHARDT DR ING
Priority date: 1961-07-03
Filing date: 1961-07-03
Publication date: 1969-07-03

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Umwandlung von Wärme aus nuldearen Spaltungsreaktionen in elektrische Energie. Für die Aufgabe, Wärme aus nuklearen Spaltungsreaktionen in elektrische Energie umzuwandeln, sind eine Anzahl von Lösungen bekannt. Beispiele derartiger Lösungen sind die Umwandlung von Spaltungswärme in elektrische Energie über ein Kernkraftwerk, über einen Plasmareaktor, über Thermodioden oder über MHD- (magnetohydrodynamische) Generatoren.The invention relates to an apparatus for converting Heat from nuclear fission reactions into electrical energy. For the task Convert heat from nuclear fission reactions into electrical energy a number of solutions are known. Examples of such solutions are conversion of fission heat into electrical energy via a nuclear power plant, via a plasma reactor, via thermodiodes or MHD (magnetohydrodynamic) generators.

Von diesen Lösungen wurde bisher nur die Energieumwandlung über ein Kernkraftwerk technisch in größerem Umfang erprobt; unter einem Kernkraftwerk wird dabei ein Wärmekraftwerk verstanden, das als wärmeliefernde Reaktion an Stelle der herkömmlichen chemischen Verbrennungsreaktion eine nukleare Spaltungsreaktion verwendet. Dabei lassen sich jedoch noch nicht die Möglichkeiten für eine Energieumwandlung mit günstigstem Wirkungsgrad ausnutzen, die durch eine nukleare Spaltungsreaktion als wärmeliefernde Reaktion eröffnet werden.Of these solutions, only the energy conversion has been carried out so far Nuclear power plant technically tested on a larger scale; under a nuclear power plant thereby understood a thermal power station that acts as a heat-releasing reaction in place of the conventional chemical combustion reaction uses a nuclear fission reaction. However, this does not yet reveal the possibilities for energy conversion Exploit with the most favorable efficiency that by a nuclear fission reaction opened as a heat-supplying reaction.

Die periodische Umwandlung von Spaltungswärme in elektrische Energie über einen Plasmareaktor, über Thermodioden oder über einen MHD-Generator wird diesen Möglichkeiten besser gerecht durch den Verzicht auf Wärmekraftmaschine und Generator. Nachteilig ist, daß einerseits eine nennenswerte Ionisation eines Gases für den Plasmareaktor und den MHD-Generator, andererseits eine nennenswerte Elektronenemission für die Thermodioden erst bei Temperaturen oberhalb 1000' C eintritt. Bei einem bekanntgewordenen Vorschlag eines NIHD-Generators, bei dem die Spaltungsenergie einer Kernspaltungsreaktion eine oszillierende Bewegung und Ionisation eines Gases hervorruft, das in Wechselwirkung mit einem Magnetfeld tritt und dabei die Spaltungsenergie in elektrische Energie umwandelt, treten Temperaturen von mehreren tausend Grad Kelvin auf. Derartig hohe Temperaturen sind aber schon von der Werkstoffseite her noch nicht zu beherrschen, so daß der Vorschlag praktisch nicht realisierbar ist. Im Bereich der beherrschbaren Temperaturen ist wiederum der Ionisationsgrad so klein, daß eine technisch brauchbare Energieumwandlung nicht auftritt. Bei den hoben Temperaturen, die eine untere Grenze für einen thermodynamischen Kreisprozeß zur direkten Umwandlung von Spaltungswärme in elektrische Energie darstellen, wäre es im Sinne einer rationellen Energieumwandlung dann aber notwendig, die bei dieser Temperatur abzuführende, nicht in Arbeit umgewandelte Wärme weiter zu verwerten. Alle bisherigen Vorschläge laufen darauf hinaus, diese Wärme über Wärmeaustauscher an ein Wärmekraftwerk zu übertragen. Damit geht aber der Vorteil einer direkten Energieumwandlung wieder verloren.The periodic conversion of fission heat into electrical energy via a plasma reactor, thermodiodes or an MHD generator does better justice to these possibilities by dispensing with a heat engine and generator. It is disadvantageous that, on the one hand, a significant ionization of a gas for the plasma reactor and the MHD generator and, on the other hand, significant electron emission for the thermal diodes only occurs at temperatures above 1000 ° C. In a proposed NIHD generator that has become known, in which the fission energy of a nuclear fission reaction causes an oscillating movement and ionization of a gas that interacts with a magnetic field and converts the fission energy into electrical energy, temperatures of several thousand degrees Kelvin occur. However, such high temperatures cannot yet be controlled from the material side, so that the proposal cannot be implemented in practice. In the range of controllable temperatures, the degree of ionization is again so small that a technically useful conversion of energy does not occur. At the elevated temperatures, which represent a lower limit for a thermodynamic cycle process for the direct conversion of fission heat into electrical energy, it would then be necessary, in the sense of a rational energy conversion, to further utilize the heat that is to be dissipated at this temperature and not converted into work. All previous proposals boil down to transferring this heat to a thermal power plant via heat exchangers. However, this means that the advantage of direct energy conversion is lost again.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Verfahren zu vermeiden und mit wesentlich geringeren Temperaturen auszukommen. Dieses läßt sich mit einer Vorrichtung zur Umwandlung von Wärme aus nuklearen Spaltungsreaktionen in elektrische Energie mit Hilfe eines MHD-Generators mit zwei kommunizierenden Reaktionsräumen, in denen eine kontrollierte Kernspaltung stattfindet, einem strömungsfähigen, den Spaltstoff enthaltenden Arbeitsmittel, das in den Reaktionsräumen thermisch expandiert, und einem gekühlten, unterkritischen Bereich zwischen den Reaktionsräumen, in dem der MHD-Generator angeordnet ist, nach der Erfindung dadurch erreichen, daß der unterkritische Bereich einen geringeren Querschnitt aufweist als die Reaktionsräume, daß als Arbeitsmittel eine bereits bei Raumtemperatur nahezu vollständig dissoziierte Spaltstofflösung mit einem Lösungsmittelmoderator dient, daß in den Reaktionsräumen die Verdampfung des Arbeitsmittels erfolgt und der Dampf durch thermische Expansion das nicht verdampfte Arbeitsmittel bewegt und daß im Inneren des unterkritischen Bereiches zwischen den Reaktionsräumen Kühlflächen angeordnet sind, die die zur Aufrechterhaltung eines periodischen Betriebs notwendige Menge des verdampften Arbeitsmittels kondensieren. Eine gleichwertige Lösung läßt sich mit einer Vorrichtung zur Umwandlung von Wärme aus nuklearen Spaltungsreaktionen in elektrische Energie mit Hilfe eines MHD-Generators mit einem oder mehreren Reaktionsräumen, in denen eine kontrollierte Kernspaltung stattfindet, einem strömungsfähigen, den Spaltstoff enthaltenden Arbeitsmittel, das in den Reaktionsräumen thermisch expandiert, und Kühlvorrichtungen zur Kühlung des außerhalb der Reaktionsräume strömenden Arbeitsmittels nach der Erfindung dadurch erreichen, daß das Arbeitsmittel in einem geschlossenen Kreislauf strömt, in dem eine oder mehrere Einheiten enthalten sind, die aus einer Hintereinanderschaltung eines Reaktionsraumes, einer Düse und eines MHD-Generators bestehen und daß als Arbeitsmittel eine bereits bei Raumtemperatur nahezu vollständig dissoziierte Spaltstofflösung mit einem Lösungsmittelmoderator dient, das in den Reaktionsräumen verdampft. In beiden Fällen ist die Art der Energieumwandlung durch die Art der wärmeliefernden Reaktion bedingt, d. h. durch die Eigenschaften der Reaktionspartner, durch de Energietönung und durch den möglichen zeitlichen Ablauf der wärmeliefernden nuklearen Spaltreaktion. Es wird also nicht die wärmeliefernde nukleare Spaltungsreaktion einer vorgegebenen, ursprünglich aus anderen Anlässen entwickelten Art der Energieumwandlung angepaßt.The invention is now based on the object of avoiding the disadvantages of the known methods and of making do with significantly lower temperatures. This can be done with a device for converting heat from nuclear fission reactions into electrical energy with the help of an MHD generator with two communicating reaction spaces in which a controlled nuclear fission takes place, a fluid, the fission material-containing working medium that expands thermally in the reaction spaces, and A cooled, subcritical area between the reaction chambers, in which the MHD generator is arranged, can be achieved according to the invention in that the subcritical area has a smaller cross section than the reaction chambers, that the working medium is a fissile substance solution that is almost completely dissociated at room temperature with a solvent moderator serves that the evaporation of the working medium takes place in the reaction chambers and the steam moves the non-evaporated working medium by thermal expansion and that cooling surfaces are present in the interior of the subcritical area between the reaction chambers are ordered, which condense the amount of evaporated working fluid necessary to maintain periodic operation. An equivalent solution can be found with a device for converting heat from nuclear fission reactions into electrical energy with the help of an MHD generator with one or more reaction chambers in which a controlled nuclear fission takes place, a fluid working medium containing the fission material, which is thermally in the reaction chambers expands, and achieve cooling devices for cooling the working medium flowing outside the reaction chambers according to the invention in that the working medium flows in a closed circuit in which one or more units are contained, which consist of a series connection of a reaction chamber, a nozzle and an MHD generator exist and that the working fluid is a fissile substance solution that is almost completely dissociated at room temperature with a solvent moderator that evaporates in the reaction chambers. In both cases the type of energy conversion is determined by the type of heat-producing reaction, i. H. by the properties of the reactants, by the energy tint and by the possible timing of the heat-generating nuclear fission reaction. The heat-producing nuclear fission reaction is therefore not adapted to a given type of energy conversion originally developed for other reasons.

Da ein chemisch reaktionsfähiger Stoff als Arbeitsmedium den eigentlichen Spaltvorgang nicht beeinflussen kann, ist es möglich, den Spaltstoff mit einem solchen Arbeitsmedium homogen zu vermischen, also den Spaltstoff, beispielsweise als Oxyd, Sulfat od. ä-, im Arbeitsmedium zu lösen. Dadurch wird einerseits die Spaltwärine unmittelbar an das Arbeitsmedium übertragen, andererseits sind in der Lösung bereits bei Raumtemperatur elektrische Ladungen, z. B. in Form von Spaltstoffionen, vorhanden. Da sich wegen der großen Energietönung einer Spaltungsreaktion die Zusammensetzung einer solchen Lösung aus Spaltstoff und Arbeitsmedium bekanntlich erst nach längerem Abbrand merklich ändert, ist es möglich, über die in der Lösung bereits bei Raumtemperatur vorhandenen elektrischen Ladungen quasidirekt elektrische Arbeit zu verrichten, wenn die Lösung durch ein magnetisches Feld senkrecht zur Bewegungsrichtung geführt wird.Since a chemically reactive substance is the actual working medium Can not influence the fission process, it is possible to use such a fissile material To mix the working medium homogeneously, i.e. the fissile material, for example as oxide, Sulphate or the like to be dissolved in the working medium. This, on the one hand, causes the gap warmth transferred directly to the working medium, on the other hand are already in the solution electrical charges at room temperature, e.g. B. in the form of fission material ions present. Because of the great energy hue of a cleavage reaction, the composition Such a solution of fissile material and working medium is known to take a long time Burning off changes noticeably, it is possible over that in the solution already at room temperature to perform electrical work quasi-directly, when the solution is guided by a magnetic field perpendicular to the direction of movement will.

Da einerseits auf Wärmekraftmaschine und Generator, andererseits auf die sonst erforderliche hohe Temperatur verzichtet wird, die notwendig ist, um elektrische Ladungen durch die Ionisation eines Gases oder Ausdampfen von Elektronen als Arbeitsmedium zu gewinnen, läßt sich die untere Temperaturgrenze des Kreisprozesses bis auf Raumtemperatursenken. Die zeitliche Folge der Spaltungsvorgänge und damit die Spaltungsleistung im Spaltstoff kann - räumlich lokalisiert - variiert werden, so daß es möglich ist, die Lösung aus Spaltstoff und Arbeitsmedium so abzugrenzen, daß Spaltwärme in der Lösung räumlich und zeitlich begrenzt frei wird. Hierdurch wird erreicht, daß durch den entstehenden Druck bei entsprechender Kühlung der Lösung z. B. eine periodische Bewegung aufgezwungen wird und somit über die mitgeführten Ladungen unter dem Einfluß des magnetischen Feldes quasidirekt elektrische Arbeit geleistet wird.Since, on the one hand, the heat engine and generator and, on the other hand, the otherwise required high temperature, which is necessary to generate electrical charges through the ionization of a gas or the evaporation of electrons as a working medium, the lower temperature limit of the cycle can be reduced to room temperature. The temporal sequence of the fission processes and thus the fission performance in the fissile material can be varied - spatially localized - so that it is possible to delimit the solution of fissile material and working medium in such a way that fissure heat is released in the solution for a limited space and time. This ensures that the resulting pressure with appropriate cooling of the solution z. B. a periodic movement is imposed and thus almost directly electrical work is done via the entrained charges under the influence of the magnetic field.

Die Erzeugung elektrischer Wechselströme läßt sich mit einem zylinderförmigen geschlossenen Gefäß erreichen, dessen beide Enden so im Querschnitt erweitert sind, daß die flüssige Spaltstofflösung im Bereich zwischen den beiden Enden unterMtisch, im Bereich der beiden Enden dagegen überkritisch ist, wobei ein magnetisches Feld praktisch senkrecht zur Gefäßachse angeordnet ist, und das durch die Bewegung der Lösung entstehende elektrische Feld von Elektroden eingeschlossen ist, die gleichzeitig als Kühlflächen dienen können.The generation of electrical alternating currents can be achieved with a cylindrical reach closed vessel, both ends of which are so widened in cross-section, that the liquid fissile solution in the area between the two ends under the table, in the area of the two ends, however, is supercritical, with a magnetic field is arranged practically perpendicular to the vessel axis, and that by the movement of the Solution resulting electric field is enclosed by electrodes, which at the same time can serve as cooling surfaces.

Elektrische Gleichströme erhält man z. B. mit einem in sich geschlossenen, teilweise ringförmigen Gefäß mit einem derart bemessenen Querschnitt, daß in einzelnen Bereichen die flüssige Spaltstofflösung unterkritisch ist und in anderen Bereichen überkritisch wird. Die Spaltstofflösung wird dabei in einem Richtungssinn durch die Bereiche hindurchgetrieben, wobei senkrecht zur Gefäßachse ein magnetisches Feld und an geeigneter Stelle an den Gefäßwänden Elektroden angeordnet sind. Jeder Bereich kann eine Kammer mit nachgeschalteter Düse aufweisen.Electrical direct currents are obtained z. B. with a self-contained, partially annular vessel with a cross-section dimensioned such that in individual Areas the liquid fissile solution is subcritical and in other areas becomes overly critical. The fissile material solution is in one sense of the way through driven through the areas, a magnetic one perpendicular to the vessel axis Field and electrodes are arranged at a suitable location on the vessel walls. Everyone Area can have a chamber with a downstream nozzle.

Man kann auch zwei Ringe mit zwei tangentialen oder diagonalen Verbindungsleitungen zwischen diesen versehen, wobei in der einen Leitung eine Kammer mit nachgeschalteter Düse in dem einen Richtungssinn und in der anderen Leitung eine Kammer mit nachgeschalteter Düse in umgekehrtem Sinne zwischengeschaltet sind.You can also use two rings with two tangential or diagonal connecting lines provided between these, wherein in one line a chamber with a downstream Nozzle in one direction and in the other line a chamber with a downstream Nozzle are interposed in the opposite sense.

Die Erfindung sei an Hand einiger in den Figuren dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigt F i g. 1 ein zylinderförmiges Gefäß zur Aufnahme der Spaltstofflösung mit magnetischem Feld, Elektroden und Kühlmittel in der Seitenansicht, F i g. 2 das Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 in der Draufsicht, F i g. 3 das Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 und 2 im Schnitt längs der Linie a-b, F i g. 4 ein Ausführungsbeispiel in Gestalt eines ringförmigen Gefäßes, dargestellt im Draufsichtschnitt, F i g. 5 das Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 im Schnitt c-d, F i g. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel in Gestalt eines ringförmigen Gefäßes, gleichfalls dargestellt im Draufsichtschnitt, F i g. 7 das Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 im Schnitt e-f, F i g. 8 eine Reaktionskammer mit nachgeschalteter Düse, F i g. 9 ein doppeltes, ringförmiges Gefäß mit zwei Reaktionskammern, F i g. 10 ein einfaches ringförmiges Gefäß mit zwei Reaktionskammern. Ein zylinderförmiges Gefäß (F i g. 1 bis 3), dessen beide Enden so im Querschnitt erweitert sind, daß eine flüssige Spaltstofflösung im Bereich zwischen den beiden Enden unterkritisch, im Bereich der beiden Enden dagegen überkritisch ist, wird mit einer Spaltstofflösung teilweise gefüllt. Die kritische Größe der beiden Bereiche Ri und R 2 kann durch Absorber St für thermische Neutronen in Grenzen geändert werden. Die Spaltstofflösung besteht beispielsweise aus dem Spaltstoff und einem Lösungsmittel, das gleichzeitig die Funktion des thermodynamischen Arbeitsmediums ausübt, d. h. verdampfbar ist. In dieser Spaltstofflösung sind bereits bei Raumtemperatur elektrische Ladungen in Form von Molekülionen vorhanden. Diese Lösung aus Spaltstoff und Arbeitsmedium - wobei das Arbeitsmedium auch gleichzeitig Moderator für die Neutronen sein kann - wird nunmehr zum Starten des Umwandlungsprozesses derart aus ihrer Ruhelage ausgelenkt, daß die Lösung einen der beiden Bereiche an den Enden des Gefäßes, z. B. Rl, ausfüllt.The invention will be explained in more detail on the basis of some exemplary embodiments shown in the figures. F i g. 1 shows a cylindrical vessel for receiving the fissile solution with a magnetic field, electrodes and coolant in a side view, FIG. 2 shows the embodiment according to FIG. 1 in plan view, F i g. 3 shows the embodiment according to FIG. 1 and 2 in section along the line from, F i g. 4 shows an exemplary embodiment in the form of an annular vessel, shown in a top view section, FIG. 5 shows the embodiment according to FIG. 4 in section cd, F i g. 6 shows a further exemplary embodiment in the form of an annular vessel, also shown in a top view section, FIG. 7 shows the embodiment according to FIG. 4 in section ef, F i g. 8 a reaction chamber with a downstream nozzle, FIG. 9 shows a double, ring-shaped vessel with two reaction chambers, FIG. 10 a simple annular vessel with two reaction chambers. A cylindrical vessel ( Figs. 1 to 3), the cross-section of which is widened in such a way that a liquid fissile substance solution is subcritical in the area between the two ends and supercritical in the area of the two ends, is partially filled with a fissile substance solution. The critical size of the two areas Ri and R 2 can be changed within limits by the absorber St for thermal neutrons. The fissile material solution consists, for example, of the fissile material and a solvent, which at the same time performs the function of the thermodynamic working medium, i. H. is vaporizable. In this fissile solution, electrical charges in the form of molecular ions are already present at room temperature. This solution of fissile material and working medium - whereby the working medium can also be a moderator for the neutrons - is now deflected to start the conversion process from its rest position in such a way that the solution is one of the two areas at the ends of the vessel, e.g. B. Rl, fills.

Durch die in diesem Bereich hochlaufende Kettenreaktion geht die zunächst flüssige Lösung dort in den flüssigg-asförmigen und dann in den gasförmigen Zustand über. Durch den entstehenden Druck wird der Anteil der Lösung, der sich im unterkritischen Bereich befindet und daher noch flüssig ist, in den gegenüberliegenden Bereich R, bewegt. Dort wiederholt sich der gleiche Vorgang wie in Ri: Ein Teil der Lösung wird überkritisch und verdampft. Der Rest der Lösung, der im unterkritischen Bereich flüssig bleibt, führt eine periodische Bewegung um eine Ruhelage aus. Wird nunmehr ein magnetisches Feld B senkrecht zur Bewegungsrichtung der Lösung im unterkritischen Bereich eingeschaltet, so entsteht in der Lösung durch die mitgeführten Ladungen ein elektrisches Feld, das über die als Elektroden E ausgeführte Begrenzung elektrische Energie an einen Verbraucher abgibt.As a result of the chain reaction running up in this area, the initially liquid solution changes there into the liquid-gas and then into the gaseous state. As a result of the resulting pressure, the portion of the solution that is in the subcritical area and is therefore still liquid is moved into the opposite area R. The same process is repeated there as in Ri: Part of the solution becomes supercritical and evaporates. The rest of the solution, which remains liquid in the subcritical area, performs a periodic movement around a position of rest. If a magnetic field B is now switched on perpendicular to the direction of movement of the solution in the subcritical area, an electric field is created in the solution due to the entrained charges, which delivers electrical energy to a consumer via the limitation designed as electrodes E.

Damit diese Energieumwandlung über einen Kreisprozeß, d. h. tatsächlich periodisch, verläuft, muß ein Teil der zugeführten Wärme an ein Kühlmittel K abgegeben werden, andernfalls würde sich die gesamte Lösung hochheizen und der thermodynamische Prozeß nicht geschlossen sein. Zu diesem Zweck werden die Elektroden E durch das Kühlmittel K gekühlt; die im Verlauf des Kreisprozesses abzuführende Wärme wird durch die flüssige Lösung an die Elektroden E und damit an das Kühlmittel K übertragen. Die Leistung kann erhöht werden, wenn zusätzliche Kühlflächen im Innern des unterkritischen Bereichs angebracht werden.So that this energy conversion takes place via a circular process, i. H. actually runs periodically, part of the heat supplied must be given off to a coolant K, otherwise the entire solution would heat up and the thermodynamic process would not be closed. For this purpose, the electrodes E are cooled by the coolant K; the heat to be dissipated in the course of the cycle is transferred to the electrodes E and thus to the coolant K through the liquid solution. The performance can be increased if additional cooling surfaces are installed inside the subcritical area.

Bei dieser Vorrichtung führt die Lösung aus Spaltstoff und Arbeitsmedium eine periodisch schwingende Bewegung aus. Infolge der auftretenden Trägheitskräfte, gegen die allerdings im Mittel keine Arbeit zu verrichten ist, und der endlichen Lebensdauer der Neutronen kann die Frequenz dieser Schwingungen nicht beliebig gesteigert werden.In this device, the solution is made up of fissile material and working medium a periodically oscillating movement. As a result of the inertia forces that occur, against which, however, there is no work to be done on average, and finite The lifetime of the neutrons cannot increase the frequency of these oscillations at will will.

Bei dem gleichen Prinzip der Energieumwandlung kann die Lösung aus Spaltstoff und Arbeitsmedium aber auch rotieren. Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel zeigen die F i g. 4 bis 7. With the same principle of energy conversion, the solution of fissile material and working medium can also rotate. A corresponding embodiment is shown in FIGS. 4 to 7.

Die dissoziierte Spaltstofflösung füllt ein ringförmiges Gefäß teilweise aus, dessen Querschnitt in der Hauptsache so bemessen ist, daß die Spaltstofflösung auch im flüssigen Zustand unterkritisch ist. In diesen Ring sind ein oder mehr Bereiche eingeschaltet, in denen der Querschnitt jeweils zu einer Kammer A und einer anschließenden Düse Dü geändert ist (F i g. 8). Der Querschnitt der Kammer A ist dabei so gewählt, daß die flüssige Lösung im Bereich der Kammer überkritisch ist; die kritische Größe der Kammer kann durch Absorber St in Grenzen variiert werden. Kammer und Düse sind mit einem Moderator M als Reflektor umgeben. Um den Umwandlungsprozeß zu starten, wird die Lösung im Ring zum Rotieren gebracht, und zwar so, daß die Lösung nunmehr die Kammer A vollständig ausfüllt. Damit ist erreicht, daß die Kettenreaktion im Bereich aer Kammer A anläuft. Die Spaltleistung erreicht ihr Maximum, wenn die Lösung die Düse passiert. Die Lösung verdampft im Gebiet hinter der engsten Stelle der Düse. Durch den entstehenden Schub wird der Anteil der Lösung im Ring, der noch flüssig ist, zum weiteren Rotieren gezwungen.The dissociated fissile substance solution partially fills an annular vessel, the cross section of which is mainly dimensioned so that the fissile substance solution is also subcritical in the liquid state. In this ring, one or more areas are switched on, in which the cross section is changed to a chamber A and an adjoining nozzle Dü ( FIG. 8). The cross section of the chamber A is chosen so that the liquid solution in the area of the chamber is supercritical; the critical size of the chamber can be varied within limits by the absorber St. Chamber and nozzle are surrounded by a moderator M as a reflector. In order to start the conversion process, the solution is made to rotate in the ring in such a way that the solution now completely fills chamber A. This ensures that the chain reaction starts in the area of chamber A. The splitting capacity reaches its maximum when the solution passes the nozzle. The solution evaporates in the area behind the narrowest point of the nozzle. The resulting thrust forces the portion of the solution in the ring that is still liquid to continue rotating.

Auch bei der Vorrichtung mit dem rotierenden Medium entsteht wiederum durch das magnetische Feld B senkrecht zur Bewegungsrichtung der Lösung, z. B. innerhalb (F i g. 4 und 5) oder außerhalb (F i g. 6 und 7) des ringförmigen Gefäßes in der Lösung ein elektrisches Feld, das in der beschriebenen Weise über die mit dem Verbraucher verbundenen Elektroden E Energie abgeben kann. Mit W sind die Erregerwicklung für das Magnetfeld, mit J die magnetischen Feldlinien bezeichnet.In the case of the device with the rotating medium, too, the magnetic field B is created perpendicular to the direction of movement of the solution, e.g. B. inside (F i g. 4 and 5) or outside (F i g. 6 and 7) of the ring-shaped vessel in the solution an electric field that can deliver energy in the manner described via the electrodes E connected to the consumer. W is the field winding for the magnetic field, and J is the magnetic field lines.

Um einen stationären Zustand und damit eine periodische Umwandlung von Wärme in Arbeit zu erreichen, wird die im Verlauf des Kreisprozesses abzuführende Wärme durch die Elektroden E an ein Kühlmittel K übertragen.In order to achieve a steady state and thus a periodic conversion of heat into work, the heat to be dissipated in the course of the cycle is transferred to a coolant K through the electrodes E.

Die Kammern mit Düsen können, wie F i g. 10 zeigt, in dem Ring selbst angebracht sein, sie können aber auch, wie F i g. 8 und 9 zeigen, in zwei tangentialen oder diagonalen Verbindungsleitungen zweier ringförmiger Gefäße angeordnet sein.The chambers with nozzles can, as shown in FIG. 10 shows, be mounted in the ring itself, but they can also, as FIG. 8 and 9 show, be arranged in two tangential or diagonal connecting lines of two annular vessels.

Claims

Claims: 1. Device for converting heat from nuclear fission reactions into electrical energy with the help of an MHD generator with two communicating reaction spaces in which a controlled nuclear fission takes place, a fluid, the fission material-containing working medium that expands thermally in the reaction spaces, and a cooled, subcritical area between the reaction spaces in which the MHD generator is arranged, characterized in that the subcritical area has a smaller cross-section than the reaction spaces, that the working medium is a fissile substance solution that is almost completely dissociated at room temperature with a solvent moderator that in the reaction chambers the evaporation of the working medium takes place and the steam moves the non-evaporated working medium by thermal expansion and that ün the interior of the subcritical area between the reaction chambers cooling surfaces are arranged, which di e condense the amount of evaporated working fluid required to maintain periodic operation.

2. Device for converting heat from nuclear fission reactions into electrical energy with the help of an MHD generator with one or more reaction chambers in which a controlled nuclear fission takes place, a fluid working medium containing the fissile material, which thermally expands in the reaction spaces, and cooling devices for cooling of the working medium flowing outside the reaction chambers, characterized in that -that the working fluid flows in a closed circuit in which one or several units are included, which consist of a series connection of a reaction chamber, a nozzle and an MHD generator exist, and that one already as a working medium Fissile solution almost completely dissociated at room temperature with a solvent moderator serves, which evaporates in the reaction chambers.