DE3127796C2 - Vorrichtung zum Erzeugen und Abgeben eines Körpers aus einem durch Abkühlen verfestigten Material - Google Patents

Abstract

Eine Vorrichtung zum Erzeugen und gesteuerten Ausstoßen von Körpern aus einem durch Abkühlen verfestigten Material, insbesondere von Wasserstoffpellets zum Einschießen in eine plasmaphysikalische Apparatur, einen Fusionsreaktor od.dgl., enthält einen Extrusionskryostat und einen Vorratskryostat, deren Temperaturen unabhängig voneinander einstellbar sind. Das verfestigte Material wird bei relativ hoher und für die Extrusion geeigneter Temperatur aus dem Extrusionskryostat in den Vorratskryostat extrudiert, wo es auf eine für das Ausstoßen geeignete und eine hohe Festigkeit gewährleistende tiefere Temperatur abgekühlt wird. Die Vorrichtung enthält vorzugsweise einen Doppelkolben, der als Ganzes zum Extrudieren dient und einen koaxial geführten Ausstoßkolben kleineren Durchmessers enthält, mittels dem das extrudierte Material mit der gewünschten Geschwindigkeit aus dem Vorratskryostat ausgestoßen werden kann. Ein Festfrieren des extrudierten Materials im Vorratskanal des Vorratskryostates wird durch eine Heizung mit kurzer Zeitkonstante verhindert, mit der die Wand des Vorratskanals kurzzeitig aufgeheizt werden kann, um ein ordnungsgemäßes Ausstoßen des verfestigten Materials zu ermöglichen, ohne daß es dabei im Inneren wesentlich erwärmt wird.

Description

dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlvorrichtuue (64) des Kanals (76) der Aufnahmevorrichtung (T2) für eine weitere Abkühlung des Körpers von außen ausgebildet ist, und daß ein Ausstoßkolben (18) zum gesteuerten Ausstoßen des Körpers aus dem Kanal (76) vorhanden ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (76) ?um gesteuerten Ausstoßen des Körpers zusätzlich eine Heizvorrichtung (90) aufweist

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausstoßkolben (18) koaxial in einem im Gefrierkryostaten (Tl) angeordneten Extrusionskolben (16) geführt r-,t

4. Vorrichtung nach Einern der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (76) der Aufnahmevorrichtung (T2) einen polygonalen, insbesondere quadratischen Querschnitt hat

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnung (78) des Kanals (76) der Aufnahmevorrichtung (Tl) eine verengte Bremshülse (80) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenii · zeichnet, daß der Kanal (76) der Aufnahmevorrichtung (T2) durch einen Kühlstab (74) gebildet ist der in begrenztem Wärmekontakt mit der Kühlvorrichtung (64) in der Aufnahmevorrichtung steht, und daß die Heizvorrichtung (90) im Kühlstab (74) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (76) zum sicheren, direkten Aufnehmen des aus der Extrusionsdüse extrudieren Körpers durch eine wärmedämmende Halterung (47,48,50) mit verstellbarem Abstand am extrusionsdüsenseitigen Ende des Gefrierkryostaten gleichachsig hintereinander gehaltert ist

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Für die Nachfüllung von Plasma- und Fusionsmaschinen ist es beabsichtigt, den benötigten Wasserstoff durch Abkühlen zu verfestigen und die dabei erhaltenen festen Körper (»Wasserstoffpellets«) durch Ultrazentrifiigen oder andere Bcschlcunigungsvorrichtungen in den Reaktionsraum einzuführen (siehe z. B. C. T. Chang et al »The Feasibility of Pellet Re-Fuelling of a Fusion Reactor«, Nuclear Fusion, Vol. 20, No. 2 (1980) und S. L. Milora »Review of Pellet Fuelling«, Journal of Fusion Energy, VoL 1, No. 1 (1981)). Bei größeren Fusionsmaschinen ist voraussichtlich eine qyasi-kontinuierliche Nachfüllung über mehrere Sekunden oder länger erforderlich. Dabei ist die schnelle Bereitstellung und Beschleunigung der Wasserstoffpellets ein noch ungelöstes Problem.

ίο Man hat versucht dieses Problem mit Hilfe schneller Extrusion von festem Wasserstoff zu lösen. Dieses Verfahren hat sich jedoch als unzureichend erwiesen, da die Extrusion nicht schnell genug und zeitlich nicht genügend reproduzierbar durchgeführt werden kann. Außerdem sind die durch schnelle Extrusion erzeugten, stäbchenförmigen Wasserstoffpellets aufgrund der für das Extrudieren erforderlichen, relativ hohen Temperatur zwangsläufig von geringer Formstabilität Da die Einführung der Wasserstoffpellets in eine Zentrifuge wegen der erforderlichen Zielgenauigkeit nur über kurze Distanz erfolgen kann, ist eine nennenwerte Nachabkühlung durch Verdampfung nicht möglich.

Eine Einrichtung zum Erzeugen einzelner Pellets aus gefrorenem Deuterium ist aus J. Phys. E: Sei. Instrum, Band 13, 1980, S. 1170-1176, bekannt Diese Einrichtung enthält einen Ey.trusionskryostaten mit einer Kammer, in der das Deuterium durch Abkühlung mit flüssigem Helium verfestigt wird. Das verfestigte Deuterium wird dann mittels eines Kolbens durch eine Extrusionsdüse extrudiert Von den extrudierten Deuteriumstäbchen werden durch heizbare Schneiddrähte die einzelnen Pellets abgetrennt, die dann in den Fokusbereich eines Laserstrahls fallen. Wegen der für das Extrudieren erforderlichen, relativ hohen Temperatur haben auch die mit dieser bekannten Einrichtung erzeugten Pellets eine relativ geringe mechanische Festigkeit und eignen sich daher nicht für eine Beschleunigung durch eine Zentrifuge oder andere Einschußvor richtung.

Aus der US-PS 40 17 578, von der die Erfindung ausgeht ist schließlich eine Einrichtung zum Erzeugen von Deuteriumpellets bekannt, die eine sogenannte Fadenquelle enthält, der eine rotierende Schneidvorrichtung und eine Aufnahmevorrichtung folgen, welche einen mit flüssigem Stickstoff gekühlten Auffangtrichter und einen sich an diesen anschließenden Pelletkollimator enthält. Der Pelletkollimator besteht aus einem mit flüssigem Stickstoff gekühlten, rohrförmigen Kanal, durch den die im Durchmesser etwa 25 μπι bis 75 μπι messenden Pellets in eine Laserbrennkammer fallen. Die Faso denquelle enthält ein mit flüssigem Deuterium gefülltes Gefäß, dessen Boden eine sich nach außen konisch verjüngende Extrusionsöffnung aufweist. Das aus dieser öffnung in einen anschließenden Vakuumraum ausfließende Deuterium kühlt sich durch die Verdampfung ab, so daß es sich schließlich verfestigt Der auf das flüssige Deuterium wirkende Druck ist bezüglich der Abmessungen der Extrusionsöffnung so gewählt, daß sich die Erstarrungsfront etwas innerhalb der sich verjüngenden Öffnung bildet und aus der Öffnung ein dünner Faden aus erstarrtem Deuterium kontinuierlich austritt.

Auch die mit dieser bekannten Einrichtung erzeugten Wasserstoffpellets eignen sich nicht für eine Beschleunigung durch eine Zentrifuge, da die Temperatur der Pellets infolge der Art ihrer Erzeugung kaum unter dem Erstarrungspunkt liegt und durch den sehr viel wärmeren Auffangtrichter und Kollimator noch weiter erhöht wird, und sich das Austreten der Pellets aus dem Kollimator zeitlich nicht steuern läßt.

Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Erzeugen und Abgeben eines Körpers aus einem durch Abkühlen verfestigten Material, z. B. Wasserstoff, anzugeben, die eine weitgehend freie Temperaturwahi des verfestigten Körpers unabhängig vom Extrusionsvorgang ermöglicht, so daß eine hohe Formstabilität des Körpers und dadurch eine hohe mechanische Festigkeit gewährleistet sind, die ein reproduzierbares Ausstoßen ermöglichen.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ermöglicht es, das verfestigte Material mit einer von der Extrusion unabhängigen, tieferen Temperatur zur Verfugung zu stellen, so daß der erzeugte Körper eine hohe mechanisehe Festigkeit hat und mit der erforderlichen Geschwindigkeit und Zeitgenauigkeit ausgestoßen werden kann.

Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es wird gezeigt in

F i g. 1 ein etwas schematisch dargestellter Axialschnitt einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Vorrichtung, die zum Erzeugen und gesteuerten Ausstoßen von stäbchenförmigen Körpern aus Wasserstoff dient;

F i g. 2 ein vergrößerter, etwas genauer dargestellter Axialschnitt eines Teils der Vorrichtung gemäß Fig. 1; F i g. 3 eine Ansicht in einer Ebene IH-III der Fig. 2;

Fig.4 ein Axialschnitt einer Koaxialkolbenanordnung der Vorrichtung gemäß Fig. 1;

Fig.5 einen Querschnitt in einer Ebene V-V der F i g. 1;

Fig.6 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Teiles der F ig. 5;

F i g. 7 eine Seitenansicht eines in der Vorrichtung gemäß Fig. 1 enthaltenen Kühlstabes;

F i g. 8 eine teilweise geschnittene, teilweise weggebrochene, vergrößerte Ansicht des Kühlstabes gemäß Fig. 7;

Fig. 9 eine Draufsicht auf den Kühlstab gemäß F ig. 8;

Fig. 10 ein Querschnitt in einerjEbene X-X der F i g. 8, und

F i g. 11 eine Querschnittsansicht von Teilen des Kühlstabesgemäß Fi g. 7 vor dem Zusammenbau.

Die in den Zeichnungen dargestellte Vorrichtung besteht im wesentlichen aus zwei Kühlköpfen Ti und T2, die gleichachsig hintereinander angeordnet sind (Fig. I). Um die beiden Kühlköpfe auf voneinander verschiedene Temperaturen einstellen zu können, sind sie thermisch weitgehend voneinander getrennt. Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung hat den Zweck, Wasserstoffgas durch Abkühlung zu verfestigen, den verfestigten Wasserstoff in einen Vorratsraum zu extrudicrcn, das Extrusionsgut dort aufzubewahren und es schließlich bei Bedarf schnell und zeitlich sowie richtiings- und geschsvindigkeitsmäßig genau gesteuert auszustoßen. Dies erfordert in der Praxis einen Betriebstcmperuturbereich von ca. 3 K bis 20 K. Der Kühlkopf Ti bildet einschließlich der erforderlichen Strahlungsabschirmungcn und Betriebshilfsmittel einen Gefrierkryostal, der bei der im folgenden beschriebenen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung als Extrusions-Kryostat ausgebildet ist, d. h. der verfestigte Wasserstoff wird durch eine Düse mit verengtem Querschnitt unter plastischer Verformung als Strang ausgepreßt (»extrudiert«). Der Kühlkopf T2 bildet mit den Strahlungsabschirmungen und Betriebshilfsmitteln einen Vorrats-Kryostat. Der Extrusions-Kryostat bildet mit seinen Befestigungsvorrichtungen, den für den Betrieb notwendigen Versorgungsleitungen und einem Vakuumgefäß-Anschlußflansch 10 eine Einheit. Der Vorrats-Kryostat liegt in der Verlängerung einer Extrusionsdüse 12 des Extrusions-Kryostats.

Der Abstand zwischen den beiden Kryostaten ist vorteilhafterweise verstellbar. Die Extrusion und das Ausstoßen der Wasserstoff-Stäbchen erfolgt mittels einer Koaxialkolbenanordnung 14, die einen Extrusionskolben 16 sowie einen Ausstoßkolben 18 enthält (Fig.4). Der Extrusionskoiben ist über eine Betätigungsstange 20 von außen betätigbar. Die Betätigungsstange 20 hat eine axiale Bohrung, in der eine zweite Betätigungsstange 22 zur Betätigung des Ausstoßko.' v«ns 18 angeordnet ist Die Betätigungsstangen 20 und 22 können in der Praxis durch nicht dargestellte, z. B. elektromagnetische Antriebe axial verschiebbar sein.

Im einzelnen ist die dargestellte Vorrichtung wie folgt aufgebaut:

Mit dem Anschlußflansch 10 ist ein rohrförmiges, vakuumdichtes Gehäuse 24 verbunden, von dessen Stirnseite ein zylindrischer Ansatz 26 nach innen einspringt. Der zylindrische Ansatz 26 bildet einen .zylindrischen Hohlraum mit einem Boden 28, mit dem der Kühlkopf Ti über ein Halterungsrohr 30 verbunden ist. Die Betätigungsstange 20 für den Extrusionskoiben 16 ist mittels eines Bundes 32 im Ansatz 26 geführt und durch ein Metall-Wellrohr oder einen Balgen 34 abgedichtet, dessen Enden mit dem Ansatz 32 bzw. dem Boden 28 dicht verbünden sind. Das Ha'ierungsrohr ist mit einer Wasserstoffgas-Eingangsleitung 36 verbunden. Der untere Teil der Betätigungsstange 20 mit der KoaxiaikolL-enanordnung ist im Halterungsrohr 30 geführt.

Das untere Ende des Halterungsrohres 30 ist vakuumdicht mit einem ersten Kühlkopfkörper 38, der zum Kohlkopf Ti gehört, verbunden. Am oberen Ende des ersten Kühlkopfkörpers 38 befindet sich ein erster Temperatur-Meßfühler 40. Am unteren Ende weist der Kühlkopfkörper 38 einen seitlich vorspringenden Flansch 42 auf, an dessen Außenrand ein innerer Strahlungsschirm 44 angebracht ist.

Der Kühlkopf T2 enthält einen zweiten Kühlkopfkörper 46, der über eine Verbindungsvorrichtung mit geringer Wärmeleitfähigkeit am Flansch 42 befestigt ist. Die in F i g. 2 genauer dargestellte verstellbare Verbindungsvorrichtung enthält drei Bolzen aus Edelstahlrchrc.'ieii, von denen in F i g. 2 ein Edelstahlröhrchen 47 zu sehen ist, ferner einen von den Bolzen getragenen Ring 48 aus einem Kunststoff schlechter Wärmeleitfähigkeit, wie Polycarbonat, und drei Sätze von Befestigungsspitzen 50 aus Edelstahl, mit denen der zweite Kühlkopfkörper 46 am Isolierring 48 festgeklemmt ist. Die Befestigungsspitzen 50 erlauben gleichzeitig eine Justierung der Lage des zweiten Kühlkopfkörpers 46 bezüglich des ersten Kühlkopfkörpers 38 und damit ein sicheres Einführen des aus der Extrusionsdüse 12 austretenden, noch relativ weichen Wasserstoff-Stäbchens in den Kanal des Vor-atskryostats.

Der erste Kühlkopfkörper 38 ist außen mit einer Kühlschlange 52 verbunden, deren Eingang an eine Käitemittel-Eingangsleitung54 angeschlossen ist. Das Aus-

gangsende der Kühlschlange 52 ist mit einer Kühlschlange 56 verbunden, die an der Innenseite eines äußeren Strahlungsschirmes 58 angebracht ist und mit ihrem Ausgangsende an eine Kältemittel-Ausgangsleitung 60 angeschlossen ist. Im ersten Kühlkopfkörper 38 ist ferner eine Heizvorrichtung 62 vorgesehen.

Der zweite Kühlkopfkörper 46 (F i g. 2) enthält einen wendeiförmigen Kühlkanal 64, dessen der Extrusionsdüse 12 abgewandtes Eingangsende über eine Edelstahlrohrwendel 66 mit der Kühlmkteleingangsleitung 54 verbunden ist. während sein Ausgangsende (in F i g. 2 oben) über eine zweite Edelstahlrohrwendel 68 mit einer zweiten Kältemittelausgangsleitung 70 verbunden ist. Die Schaltung des Kühlkanals 64 und der Rohrwcndeln 66,68 ist aus F i g. I ersichtlich. An dem der Extrusionsdüse 12 abgewandten Ende des zweiten Kühlkopfkörpers 46 ist ein becherförmiger innerer Strahh-ngsschirm 72 angebracht, dessen Doden eine mittige Durchbrechung aufweist, von deren Rand ein zylindrischer Ansatz 72a durch ein Loch im Boden des die ganze Anordnung umgebenden äußeren Strahlungsschirmes 58 vorspringt.

Im Inneren des zweiten Kühlkopfkörpers 46 ist ein Kühlstab 74 angeordnet, der anhand der Fig. 7 bis 11 noch näher erläutert werden wird. Der Kühlstab 74 bildet einen im Querschnitt quadratischen Vorratskanal 76. der ein der Extrusionsdüse 12 zugewandtes und mit dieser fluchtendes, trichterförmiges Eingangsende 76a aufweist und am anderen Ende eine Ausstoßdüse 78 bildet, die mit einer Bremshülse 80 versehen ist. Am Kühlstab 74 ist in der Nähe der Ausstoßdüse 78 ein Temperaturmeßfühler 82 verbunden. Ein weiterer Temperaturmeßfühler 84 ist an dem flanschartig verbreiterten Ende des zweiten Kühlkopfkörpers 46, mit dem der innere Strahlungsschirm 72 verbunden ist, angeordnet

Wie aus den F i g. 7 bis 11 ersichtlich ist, hat der Kühlsiab einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt. Seine Außenseite bildet erhabene, streifenförmige Kontaktzonen 86, die an der Innenwand des Kühlkopfkörpers 46 anliegen und durch eingefräste, vertiefte Zonen 88 getrennt sind. Er besteht aus zwei Teilen (Fig. 11), zwischen die eine mäanderförmige Heizwicklung 90 aus einem elektrischen Mantel-Heizleiter hart eingelötet ist.

Die Bremshülse hat eine öffnung kreisförmigen Querschnitts, deren Durchmesser etwas kleiner ist als die Seitenlänge des Vorratskanals 76 und bei einer Vorratskanal-Seitenlänge von 1,1 mm z. B. 1,0 mm betragen kann.

An dem dem Kühlkopf Ti zugewandten Ende des zweiten Kühlkopfkörpers 46 ist ein weiterer Temperaturmeßfühler 92 angeordnet

Der erste Kühlkopfkörper 38 bildet einen Kondensationsraum 39, der in der Extrusionsdüse 12 endet

Funktionsweise

Die Kryostaten arbeiten nach dem Prinzip von Verdampferkryostaten. Das Kältemittel, z. B. flüssiges Helium, wird über die Kältemitteleingangsleitung 54 zuerst in den Kühlkopf Ti eingeführt, wo es verdampft, die Kühlung bewirkt und über den äußeren Strahlungsschirm 58 unter Ausnutzung der Enthalpie des Heliumgases durch die Käitemittelausgangsleitung 60 fortgeleitet wird. Zur Abkühlung des Kühlkopfes 7"2 wird ein Tei! des durch die Kähemittei-Eingangsieitung 54 zugeführten Kältemittels abgezweigt und über die separate, zweite Kältemittelausgangsleitung 70 nach außen geführt. Der Kälte.-nitteidurchsatz in den Kühlköpfen Ti und Tl läßt sich über Dosierventil 94 bzw. 96 «im Kiiltemittelausgang einstellen. Außerdem sind die Kühlköpfe mit den elektrischen Heizvorrichtungen 62 bzw. 90 versehen, mit deren Hilfe eine Feinregelung der crforderlichen Temperaturen möglich ist.

Bei hochgezogenen Koaxialkolben 14 und genügend gekühltem Kühlkopf Ti wird zunächst das Einkondensieren und Verfestigen des Wasserstoffgases im Kondensationsraum 39 durchgeführt. Das Waserstoffgas wird dabei mittels der Eingangsleitung 36 durch den warmen Bereich der Apparatur zugeführt. Ist der Kondensationsraum 39 mit festem Wasserstoff gefüllt, so wird der Koaxialkolben mit eingezogenem Ausstoßkolben 18 auf den festen Wasserstoff aufgesetzt und dieser wird dann unter geeignetem Druck und geeigneter F.rwärmung des Kühlkopfcs 7"! in Form eines Wasserstoffstäbchens langsam aus der Extrusionsdüse S2 in den Vnrratskänäi 76 des zweiten Kahlkopfes TI cxlrudiurs. Ist nun der Kühlkopf T2 auf eine geeignete Vorratstemperatur gebracht, die niedriger ist als die Exirusionstcmperatur, so kann sich das Wasserstoffsiäbchen in den Vorratskanal 76 einfädeln und diesen in seiner ganzen Länge ausfüllen. Nach weiterer Aufwärmung des Kühlkopfes Ti (Austreiben bzw. Aufweichen des restlichen Wasserstoffes im Kondensationsraum 39) wird es möglich, aVn Ausstoßkolben 18 langsam durch die Extrusionsdi?·* 12 in den Vorratskanal einzuführen. Nach Einstellung einer für einen schnellen Ausstoß geeigneten Temperatur des Wasserstoffstäbchens wird dieses mittels des Ausstoßkolbens 18 mit der geforderten Geschwindigkeit kontinuierlich ode: intermittierend durch die Ausstoßdüse 78 aus dem Vorratskanal herausgestoßen.

Der Querschnitt des Vorratskanals 76 ist quadratisch, so daß das zylindrische Wasserstoffstäbchen 98 (F i g. 6) die Wandung des Vorratskanales 76 im Idealfall nur in vier Linien berührt, um ein Festfrieren nach Möglichkeil zu verhindern. Eine Haftung des Wasserstoffstäbchens an den Wänden des Vorratskanals 76 kann zu einer Deformation oder Zerstörung des Wasserstoffs la bchens, einer mangelhaften Zeitgenauigkeit des Transports und/oder einer Blockierung des Ausstoßkolbcns 18 führen. Solche Störungen werden durch die flinke elektrische Heizung mit der Heizwicklung 90 vermieden, so daß ein ordnungsgemäßer Ausstoß gewährleistet ist. Eine Heizung kleiner Zeitkonstante wird dadurch erreicht daß der den Vorratskanal 76 bildende Kühlstab 74 eine kleine Wärmekapazität aufweist und infolge der relativ schmalen Kontaktzonen 86 nur in

so begrenztem thermischen Kontakt mit dem zwitcn Kühlkopfkörper 46 steht. Infolge der schnell ansprechenden und nur kurzzeitig eingeschalteten Heizung kann erreicht werden, daß eine Temperaturerhöhung nur an den Stellen des Wasserstoffstäbchens 98 eintritt, die an der Wand des Kühlkanals 76 anliegen und an dieser haften, während das Innere des Wasserstoffstäbchens 98 wegen der schlechten Wärmeleitfähigkeit des Wasserstoffes dagegen möglichst kalt und somit während der ganzen Ausstoßzeit formstabil bleibt

Die Formstabilität der Wasserstoffpeilets ist wegen der bei ihrer Beschleunigung auftretenden zentrifugalen Zwangskräfte von entscheidender Bedeutung.

Der Transport des kondensierten Materials aus dem Gefrierthermostat in den Vorratsthermostat ist nicht beschränkt auf Auspreßvorgänge, die mit einer Querschnittsverringerung einhergehen. Der Querschnitt der Düse 12 kann vielmehr gleich dem Querschnitt der Kammer 39 sein, so daß das in der Kammer 39 verfestig-

7 8 i

te Material ohne Verformung aus der Kammer in den ',>

Vorratskanal 76 transportiert wird. Die beschriebene .·';

Apparatur läßt sich also dahingehend vereinfachen, daß

eine im Extrjsionskryostat ausgefrorene Säule aus ,.'.'

D?-i:is durch einen einfachen Kolben ohne Quer- 5 H

sehnitlsveränderung in den Vorratskryostaten gedrückt i-j

wird, wo das Dj-Eis nicht fest friert und dann mit dem fvj·

ei-.'jchen Kolben schnell ausgestoßen werden kann, oh- |j

nc daß eine flinke Heizung im Vorratskryostat erforder- ^

lieh ist. IO ||

Die Verstcllbarkeit des Abstandes zwischen Extru- p

sionskryostat und Vorratskryostat (siehe F i g. 2) ist vor- |

teilhaft, sie dient der Anpassung der Temperatur des extrudiertcn Stäbchens an die des Vorratskryostats um ein Anfrieren in diesem möglichst zu verhindern. Das |5 relativ warme extrudierte /.. B. aus D2 bestehende Stäbchen kühlt sich durch Verdunsten soweit ab, bis die dem im Vakuum vorliegenden D2-Partialdruck entsprechende GleichgewichistciTipcratiir erreicht ist. Dies giii natürlich nur näherungsweise und um so besser, je weiter weg die einfädelnde Stäbchenzone von der relativ warmen Extrusionsdüse liegt.

Der einstellbare Abstand zwischen Extrusionskryostat und Vorratskryostat hat also eine ähnliche Funktion wie die linienhafte Führung im Vorratskryostat. nämlich das Anfrieren nach Möglichkeit zu verhindern.

Die vorliegende Vorrichtung kann überall dort eingesetzt werden, wo es auf die schnelle Bereitstellung von Körpern aus einem sich bei tiefen Temperaturen verfestigenden Material ankommt. Insbesondere eignet sich dif Vorrichtung gemäß der Erfindung für eine ausreichend schnelle Beschickung einer Ultrazentrifuge mit Körpern aus gefrorenem Wasserstoff, insbesondere Dj, für Fusionsmaschinen.

35 Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Erzeugen und Abgeben eines Körpers aus einem durch Abkühlen verfestigten Material, z. B. Wasserstoff, mit

— einem Gefrierkryostaten (Ti), der einen Raum (39) zum Verfestigen des Materials sowie eine Extrusionsdüse (12), aus der der Körper austritt, enthält, und

— einer nach der Extrusionsdüse (12) angeordneten Aufnahmevorrichtung (T2), die einen mit einer Kühlvorrichtung (64) versehenen Kanal (76) zur Aufnahme des Körpers und eine Austrittsöffnung (78) zum Austritt des Körpers enthält,