NO871281L

NO871281L - DEVICE FOR DIRECT TRANSFORMATION OF RADIOACTIVE BREAKDOWN ENERGY TO ELECTRICAL ENERGY.

Info

Publication number: NO871281L
Application number: NO871281A
Authority: NO
Inventors: Paul M Brown
Original assignee: Nucell Inc
Priority date: 1986-04-23
Filing date: 1987-03-26
Publication date: 1987-10-26
Also published as: KR870010565A; AU7171987A; EP0243149A3; JPS62257100A; EP0243149A2; NO871281D0; CA1258925A; CN87103077A; AU597644B2; IL82058A; CN1010901B

Abstract

Et kjernefysisk batteri 1 hvilket energien som gis til radioaktive nedbrytnlngsprodukter tinder de spontane dlsintegreringer av radioaktivt materiale anvendes til å opprettholde og forsterke oaclllasjonene 1 en med høy Q LC tankkrets (9a-9h,5,3) er tllveiebragt. Krets-lnduktansen omfatter en spole (5) viklet på en kjerne (7) bestående av radioaktive nukllder koplet 1 serie med primær viklingen (9a-9h) på en ef f ekttranformator. Kjernen fremstilles fra en blanding av tre radioaktive materialer som nedbrytes primært ved alfautsendelse og gir en større flux av radioaktive nedbrytnlngsprodukter enn den ekvivalente mengde av et enkelt radioaktivt. nukllde.A nuclear battery 1 in which the energy given to radioactive decomposition products tinds the spontaneous dilatations of radioactive material used to maintain and amplify the oscillations in a high Q LC tank circuit (9a-9h, 5,3) is provided. The circuit inductance comprises a coil (5) wound on a core (7) consisting of radioactive nuclei connected in series with the primary winding (9a-9h) of an effect transformer. The core is made from a mixture of three radioactive materials that degrade primarily by alpha emission and provide a greater flux of radioactive decomposition products than the equivalent amount of a single radioactive. nukllde.

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører generelt anordning for den direkte omformning av energien i radioaktive nedbrytnlngsprodukter til elektrisk energi, og nærmere bestemt anvendelsen av en alfakilde til å opprettholde og forsterke oscillasjoner i en LC oscillatorkrets. The present invention generally relates to a device for the direct transformation of the energy in radioactive decay products into electrical energy, and more specifically to the use of an alpha source to maintain and amplify oscillations in an LC oscillator circuit.

Et økende behov eksisterer idag for små, kompakte, pålitelig, lettvekts og selvstendige robuste krafttilførsler som gir elektrisk kraft i slike anvendelser som elektrisk kjøretøyer, hjem, industrielle, landbruks, rekreasjonsmessige og fjern-overvåkningssystemer og satelitter. Majoriteten av dagens satelitter drives av solceller og konvensjonelle kjemiske batterier og krever kun en liten effektmengde for å operere. Radar, avanserte kommunikasjonssatelitter og særlig høy-teknologi våpenplattformer vil kreve langt større kraftkilder enn dagens romkraftsystemer kan levere. For de meget høye kraftanvendelser, synes kjernereaktorer å være svaret. For det mellomliggende effektområdet, 10 til 100 kilowatt (kw) byr kjernereaktoren på formidable tekniske problemer. Gitt dagens virkningsgrader, ville det kreve mangfoldig tusen m<2>av solpaneler til å gitt 100 kw. Likeledes ville nok kjemisk brennstoff til å gi 100 kw for en hvilken som helst vesentlig tidsperiode bli for tungt og voluminøst for praktisk bruk. A growing need exists today for small, compact, reliable, lightweight and independent robust power supplies that provide electrical power in such applications as electric vehicles, home, industrial, agricultural, recreational and remote monitoring systems and satellites. The majority of today's satellites are powered by solar cells and conventional chemical batteries and require only a small amount of power to operate. Radar, advanced communication satellites and particularly high-tech weapons platforms will require far greater power sources than current space power systems can deliver. For the very high power applications, nuclear reactors seem to be the answer. For the intermediate power range, 10 to 100 kilowatts (kw), the nuclear reactor presents formidable technical problems. Given today's efficiency levels, it would require several thousand m of solar panels to produce 100 kw. Likewise, enough chemical fuel to provide 100 kw for any significant period of time would be too heavy and bulky for practical use.

Hittil har der vært kjent flere fremgangsmåter for omdannelse av radioaktiv energi som frigis under disintegreringen av naturlige radioaktive elementer til elektrisk energi. En radio-isotop termo-elektrisk generator av grapefruktstørrelse som anvendte den varmen som frembringes fra alfapartikler utsendt som plutonium-238 disintegreringer, ble utviklet under de tidlige 1950-årene. Imidlertid var utgangseffekten begrenset til noen få hundre watt. Andre fremgangsmåter for omdannelse av energien av radioaktiv disintegrering direkte til elektrisk energi, er omhandlet i US-patentene 3.290.522, 3.409.820 og 3.939.366. Until now, several methods have been known for converting radioactive energy that is released during the disintegration of natural radioactive elements into electrical energy. A grapefruit-sized radioisotope thermoelectric generator that used the heat generated from alpha particles emitted as plutonium-238 disintegrations was developed during the early 1950s. However, the output power was limited to a few hundred watts. Other methods of converting the energy of radioactive disintegration directly into electrical energy are discussed in US patents 3,290,522, 3,409,820 and 3,939,366.

US-patent nr. 3.290.522 med tittel "Nuclear Emission Electrical Generator", Robert Ginell, av 6. desember 1966, omhandler apparatur som gir elektrisk kraft ved å modulere tettheten i en sky av ladede partikler som er begrenset innenfor et lukket rom ved hjelp av et magnetfelt. Et radiaktivt material plasseres ved midten av en omsluttende hul kule som har sin innvendige overflate belagt med sølv. Kulen er sentralt plassert mellom polene på en permanent magnet. Variasjon av tetthet av skyen av ladete partikler bevirker en variasjon i magnetfeltet som skapes av skyen. Denne variasjon i magnetfeltet kutter et elektrisk ledende middel til å skape et elektrisk potensiale og strøm i dette. Tettheten av skyen av ladete partikler kan varieres ved å anvende et periodisk varierende elektrostatisk eller elektro-magnetisk felt til den begrensede skyen av ladete partikler. Den elektriske energien utledes fra den kinetiske energi som påføres de ladete partikler (nedbrytnlngsprodukter) ved opptredenen av spontan disintegreringshendelse under nedbryt-ningen av det radioaktive materialet. Med dette system er imidlertid- omformingsvirkningsgraden meget lav og mengden av elektrisk kraft som tilveiebringes er for liten for de fleste anvendelser. US Patent No. 3,290,522 entitled "Nuclear Emission Electrical Generator", Robert Ginell, dated December 6, 1966, relates to apparatus which produces electrical power by modulating the density of a cloud of charged particles confined within an enclosed space by using a magnetic field. A radioactive material is placed at the center of an enclosing hollow sphere which has its inner surface coated with silver. The ball is centrally located between the poles of a permanent magnet. Variation in density of the cloud of charged particles causes a variation in the magnetic field created by the cloud. This variation in the magnetic field cuts an electrically conductive medium to create an electrical potential and current therein. The density of the cloud of charged particles can be varied by applying a periodically varying electrostatic or electromagnetic field to the confined cloud of charged particles. The electrical energy is derived from the kinetic energy applied to the charged particles (decomposition products) when a spontaneous disintegration event occurs during the breakdown of the radioactive material. With this system, however, the conversion efficiency is very low and the amount of electrical power provided is too small for most applications.

US-patent 3.409.820 med tittel "Electric Power Apparatus", James 0. Burke, av 5. november 1968 omhandler en forsterkning av en elektrisk strøm ved å lede elektrisk strøm gjennom et radioaktivt materiale. Selv om der tilveiebringes noe strømf or sterkning, krever systemet en ekstern kraftkilde, slik som et vanlig batteri, og kan derfor ikke gi til-strekkelig effekt for de fleste anvendelser. US Patent 3,409,820 entitled "Electric Power Apparatus", James 0. Burke, dated November 5, 1968 relates to the amplification of an electric current by passing electric current through a radioactive material. Although some current amplification is provided, the system requires an external power source, such as a conventional battery, and therefore cannot provide sufficient power for most applications.

US-patent 3.939.366 med tittel "Method of Converting Radio-active Energy to Electric Energy and Device for Performing the Same", Yasuro Ato et al., av 17. februar 1976, omhandler en anordning hvor radioaktiv energi omformes til elektrisk energi ved å bestråle et halvledermateriale med radioaktiv nedbrytningsprodukter til å frembringe et antall av elektron- hullpar i materialet. Et magnetfelt påføres over halvledermaterialet i en retning som er perpendikulær på diffusjons-retningen for elektron-hullparene og retningen av det påførte magnetfelt, hvorved elektronene og hullene oppsamles på elektrodene som er tilveiebragt på de respektive endeflater av halvledermaterialet til å frembringe et elektrisk poten-sial over halvledermaterialet. Selv om omformningsvirknings-graden for systemet omhandlet i sistnevnte US-patent er vesentlig høyere enn den som er omhandlet i de to forannevnte patenter, er utgangseffekten fra systemet ikke stor nok for anvendelser slik som elektriske kjøretøyer eller satelitter. US patent 3,939,366 entitled "Method of Converting Radio-active Energy to Electric Energy and Device for Performing the Same", Yasuro Ato et al., dated February 17, 1976, relates to a device in which radioactive energy is converted into electrical energy by irradiating a semiconductor material with radioactive decay products to produce a number of electron-hole pairs in the material. A magnetic field is applied across the semiconductor material in a direction perpendicular to the diffusion direction of the electron-hole pairs and the direction of the applied magnetic field, whereby the electrons and holes are collected on the electrodes provided on the respective end surfaces of the semiconductor material to produce an electric potential over the semiconductor material. Although the conversion efficiency of the system referred to in the latter US patent is significantly higher than that referred to in the two aforementioned patents, the output power from the system is not large enough for applications such as electric vehicles or satellites.

Det primære mål med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en anordning for den direkte omforming av energien i radioaktiv nedbrytning til elektrisk energi. The primary aim of the present invention is to provide a device for the direct transformation of the energy in radioactive decay into electrical energy.

Et annet formål er å tilveiebringe en elektrisk kraftkilde som er liten, kompakt, pålitelig av lav vekt, selvstendig og robust og derfor kan tilpasses bruk i automobiler, hjem, industrien, lanbruks og rekreasjonsmessige anvendelser samt satelitter. Another purpose is to provide an electric power source which is small, compact, reliable of low weight, independent and robust and therefore can be adapted for use in automobiles, homes, industry, agricultural and recreational applications as well as satellites.

Nok et annet formål er å tilveiebringe en elektrisk kraftkilde som er i stand til å tilveiebringe store kraftmengder over lange tidsperioder med lite eller intet vedlikehold eller påfylling av brennstoff nødvendig. Yet another object is to provide an electrical power source capable of providing large amounts of power over long periods of time with little or no maintenance or refueling required.

Ifølge prinsippene ved foreliggende oppfinnelse blir et kjernefysisk batteri, i hvilket energien som gis til radioaktive nedbrytnlngsprodukter under de spontane disintegreringer av radioaktivt materiale, anvendt til å opprettholde og forsterke oscillasjonene i en med høy Q LC tankkrets. Induktansen i tankkretsen omfatter primæren i en effekttransformator og er viklet om en kjerne sammensatt av en blanding av radioaktive materialer. En blanding av radioaktive materialer frembringer en større flux av radioaktive nedbrytnlngsprodukter enn bruken av et enkelt radio aktivt materiale i seg selv frembringer, hvorved tilveiebringes den nødvendige flux for stor utgangseffekt fra et lite kjernevolum. Bruken av isotoper med lang levetid, slik som radium, sikrer at det kjernefysiske batteriet vil ha en konstant utmatning i minst ti år. According to the principles of the present invention, a nuclear battery in which the energy given to radioactive decay products during the spontaneous disintegrations of radioactive material is used to maintain and amplify the oscillations in a high Q LC tank circuit. The inductance in the tank circuit comprises the primary of a power transformer and is wound around a core composed of a mixture of radioactive materials. A mixture of radioactive materials produces a greater flux of radioactive decay products than the use of a single radio-active material itself produces, thereby providing the necessary flux for a large output power from a small core volume. The use of long-lived isotopes, such as radium, ensures that the nuclear battery will have a constant discharge for at least ten years.

Andre og ytterligere formål og fordeler med den foreliggende oppfinnelse vil fremgå av den etterfølgende detaljerte beskrivelse med henvisning til de vedlagte tegninger. Fig. 1 er et skjematisk koplingsskjerna over en LC ekvivalent resonanskrets i henhold til prinsippene for den foreliggende oppfinnelse. Fig. 2 viser et koplingsskjerna for et kjernefysisk batteri som er konstruert i henhold til den foreliggende oppfinnelses prinsipper. Fig. 3 er et planriss av toppen av den radioaktive kjernen i Other and further purposes and advantages of the present invention will be apparent from the following detailed description with reference to the attached drawings. Fig. 1 is a schematic connection core of an LC equivalent resonant circuit according to the principles of the present invention. Fig. 2 shows a connecting core for a nuclear battery constructed according to the principles of the present invention. Fig. 3 is a plan view of the top of the radioactive core i

det kjernefysiske batteriet vist i fig. 2.the nuclear battery shown in fig. 2.

Fig. 4 er et planriss av toppen av det kjernefysiske Fig. 4 is a plan view of the top of the nuclear

batteriet vist i fig. 2.the battery shown in fig. 2.

Fig. 5 er et sideriss tatt langs linjen A-A av det kjernefysiske batteriet som er vist i fig. 3. Fig. 5 is a side view taken along the line A-A of the nuclear battery shown in Fig. 3.

Idet der nå vises til fig. 1, er der vist en elektrisk ekvivalentkrets av et kjernefysisk batteri konstruert i henhold til den foreliggende oppfinnelses prinsipper. En LCR krets 1 består av en kondensator 3, en induktor 5, transformator T primærvikling 9 og motstand 11 som er koplet i serie. Det antas at de elektriske lederne som forbinder de forskjellige kretselementene og som danner induktoren og primærviklingen 9 er perfekte ledere, dvs. ingen likestrøms-motstand. Motstanden 11 er en samlemotstand som er ekvivalent med den totale 1ikestrømsmotstand for de aktuelle kretskomponentene og lederne. Induktoren 5 er viklet på en kjerne 7 som er sammensatt av en blanding av radioaktive elementer som nedbrytes primært ved alfapartikkelutsendelse. Since reference is now made to fig. 1, there is shown an electrical equivalent circuit of a nuclear battery constructed according to the principles of the present invention. An LCR circuit 1 consists of a capacitor 3, an inductor 5, transformer T primary winding 9 and resistor 11 which are connected in series. It is assumed that the electrical conductors connecting the various circuit elements and forming the inductor and the primary winding 9 are perfect conductors, i.e. no direct current resistance. The resistance 11 is a collective resistance which is equivalent to the total direct current resistance of the relevant circuit components and conductors. The inductor 5 is wound on a core 7 which is composed of a mixture of radioactive elements which are broken down primarily by alpha particle emission.

Når strøm flyter i en elektrisk krets, blir energi oppbrukt eller gå tapt i form av varme. Når således oscillasjoner innføres i en LCR krets, vil oscillasjonene gradvis avta p.g.a. energitapet i kretsen, såfremt ikke energi konti-nuerlig tilføres kretsen for å opprettholde oscillasjonene. I LCR kretsen som er vist i fig. 1 blir en del av energien som gis til nedbrytningsproduktene, slik som alfapartikler, under den radioaktive nedbrytning av materialene som utgjør induktorkj ernen 7, innført i kretsen 1 når nedbrytningsproduktene ér absorbert av lederen som danner induktor 5. Såsnart oscillasjonene er blitt indusert i LCR kretsen 1, vil den energi som absorberes av induktoren 5 fra den radioaktive nedbrytning av kjernens 7 materialer opprettholde oscilla-sj onene sålenge som mengden av energi som absorberes er lik mengden av energi som forbrukes i den ohmske motstand i kretsen lr Hvis den energi som absorberes er større enn den energimengde som tapes gjennom ohms oppvarmning, vil oscilla-sj onene bli forsterket. Denne overskuddsenergi kan leveres til en last 17 som er koplet over transformatorens T sekundærvikling 13. When current flows in an electrical circuit, energy is used up or lost in the form of heat. Thus, when oscillations are introduced into an LCR circuit, the oscillations will gradually decrease due to the energy loss in the circuit, provided that energy is not continuously supplied to the circuit to maintain the oscillations. In the LCR circuit shown in fig. 1, part of the energy given to the decay products, such as alpha particles, during the radioactive decay of the materials that make up the inductor core 7, is introduced into the circuit 1 when the decay products are absorbed by the conductor forming the inductor 5. As soon as the oscillations have been induced in the LCR circuit 1, the energy absorbed by the inductor 5 from the radioactive decay of the materials of the core 7 will sustain the oscillations as long as the amount of energy absorbed is equal to the amount of energy consumed in the ohmic resistance in the circuit lr If the energy absorbed is greater than the amount of energy lost through ohmic heating, the oscillations will be amplified. This excess energy can be delivered to a load 17 which is connected across the secondary winding 13 of the transformer T.

Prosessene som er involvert i omdanningen av energien som frigis av den spontane disintegrering av et radioaktivt materiale til elektrisk energi, er tallrike og kompliserte. Materialer som er naturlig radioaktiv nedbrytes ved utsendel-sen av enten en alfapartikkel eller en betapartikkel, og gammastråler kan ledsage den ene eller annen prosess. Radioaktive materialer som nedbrytes primært ved alfapartikkelutsendelse foretrekkes som materiale for induktorkj ernen 7. Alfapartikler utsendes med meget høyhastigheter, av størrelsesorden 1,6 x IO<7>meter pr. sekund (m/s), og har følgelig meget høy kinetisk energi. Alfapartikler utsendt når eksempelvis radiumnedbrytninger finnes å bestå av to grupper, de med en kinetisk energi lik 48,79 x IO<5>elektron-volt (ev) og de som har en energi lik 46,95 x IO<5>elektron-volt. Denne kinetiske energi må forsvinne når alfapartiklene absorberes av den leder som danner induktoren 5. Under absorpsjonsprosessen vil hver alfapartikkel kollidere med et eller flere atomer i lederen som slår elektroner fra deres baner og gir en viss kinetisk energi til elektronene. Dette resulterer i økt antall av ledingselektroner i lederen, hvorved dens ledeevne økes. The processes involved in the conversion of the energy released by the spontaneous disintegration of a radioactive material into electrical energy are numerous and complicated. Materials that are naturally radioactive are broken down by the emission of either an alpha particle or a beta particle, and gamma rays can accompany one or the other process. Radioactive materials that are broken down primarily by alpha particle emission are preferred as material for the inductor core 7. Alpha particles are emitted at very high speeds, of the order of 1.6 x 10<7> meters per second (m/s), and consequently has very high kinetic energy. Alpha particles emitted when, for example, radium decays are found to consist of two groups, those with a kinetic energy equal to 48.79 x IO<5> electron-volt (ev) and those with an energy equal to 46.95 x IO<5> electron-volt . This kinetic energy must disappear when the alpha particles are absorbed by the conductor that forms the inductor 5. During the absorption process, each alpha particle will collide with one or more atoms in the conductor, knocking electrons from their orbits and giving a certain kinetic energy to the electrons. This results in an increased number of conduction electrons in the conductor, whereby its conductivity is increased.

Ettersom alfapartikkelen er et positivt ladet ion vil alfapartikkelen mens den beveger seg ha et tilhørende magnetfelt. Når alfapartikkelen stoppes av lederen, vil magnetfeltet kolapse, hvorved induseres en strømpuls i lederen som frembringer en nettoøkning i den strøm som flyter i kretsen 1. Dessuten vil der være ytterligere elektroner som strippes fra bane p.g.a. ionisering frembragt ved positivt ladete alfapartikler. As the alpha particle is a positively charged ion, the alpha particle will have an associated magnetic field as it moves. When the alpha particle is stopped by the conductor, the magnetic field will collapse, thereby inducing a current pulse in the conductor which produces a net increase in the current flowing in circuit 1. In addition, there will be additional electrons stripped from orbit due to ionization produced by positively charged alpha particles.

Idet der nå vises til fig. 2, er det kjernefysiske batteriet 20 konstruert i en sylindrisk utformning. Induktoren 5 er konstruert av koppertråd som er viklet i et enkelt lag rundt den radioaktive kjernen 7. Nedbrytnlngsprodukter, slik som alfapartikler, utsendes radielt utad fra kjernen 7, som angitt med piler 2 for å bli absorbert av kopperlederen som danner induktoren 5. Åtte transformatorer 15 er anordnet i et sirkulært mønster til å danne en sylinder som er konsen-trisk med og omgir induktoren 5. Transformatoren 15 har primærviklinger 9a - 9h koplet i serie som så er koplet i serie med induktoren 5 og kondensatoren 3 til å danne en LCR krets. Den sentrale kjernen 7, induktoren 5 og de åtte transformatorene 15 er plassert innenfor en sylindrisk formet beholder 19. Koppertråd er viklet i et enkelt lag på ytterveggen og innerveggen av sylinderen 19 til å danne henholdsvis viklinger 23 og 21. Transformatorens 15 sekun-dærviklinger 13a - 13h og viklingene 21 og 23 er koplet i serie til utgangsterminaler 25 og 27. Konfigurasjonen av induktoren 5 er utformet til å sikre maksimum bestråling av kopper lederen ved hjelp av den radioaktive kjernekilden 7. Den sylindriske konfigurasjon av effekttransformatoren sikrer maksimum tranformatorvirkningsgrad med minimum magnetiske flux-lekkasj e. Since reference is now made to fig. 2, the nuclear battery 20 is constructed in a cylindrical configuration. The inductor 5 is constructed of copper wire wound in a single layer around the radioactive core 7. Decay products, such as alpha particles, are emitted radially outward from the core 7, as indicated by arrows 2, to be absorbed by the copper conductor forming the inductor 5. Eight transformers 15 is arranged in a circular pattern to form a cylinder concentric with and surrounding the inductor 5. The transformer 15 has primary windings 9a - 9h connected in series which are then connected in series with the inductor 5 and the capacitor 3 to form an LCR circuit. The central core 7, the inductor 5 and the eight transformers 15 are placed within a cylindrically shaped container 19. Copper wire is wound in a single layer on the outer wall and inner wall of the cylinder 19 to form windings 23 and 21 respectively. The secondary windings 13a of the transformer 15 - 13h and the windings 21 and 23 are connected in series to output terminals 25 and 27. The configuration of the inductor 5 is designed to ensure maximum irradiation of the copper conductor by means of the radioactive core source 7. The cylindrical configuration of the power transformer ensures maximum transformer efficiency with minimum magnetic flux leakage e.

Idet der vises til fig. 3, omfatter den radioaktive kilden 7 en radiumnål 39 som er omgitt av en sylinder av eksitert torium 31 som har en flerhet av uranstaver 33 plassert innenfor nevnte torium 31. Det eksiterte torium avgrenses av konsentriske sylindervegger 35 og 37. Bruken av en blanding av disse radioaktive materialer for kjernen 7 frembringer en synergistisk effekt ved at en større flux av alfapartikler frembringes enn ved hjelp av et hvilket som helst av materialene overfor p.g.a. at ytterligere induserte disintegrer-ingshendelser opptrer. While referring to fig. 3, the radioactive source 7 comprises a radium needle 39 which is surrounded by a cylinder of excited thorium 31 having a plurality of uranium rods 33 placed within said thorium 31. The excited thorium is delimited by concentric cylinder walls 35 and 37. The use of a mixture of these radioactive materials for the core 7 produce a synergistic effect in that a greater flux of alpha particles is produced than by means of any of the materials opposite due to that further induced disintegration events occur.

Idet der nå vises til fig. 4 og 5, er topp og siderlss av et kjernefysisk batteri konstruert i henhold til prinsippene for den foreliggende oppfinnelse vist. Induktorkjernen 7 består av radiumnål 39 plassert langsgående i midten av en sylinder av eksitert torium 31. Det eksiterte torium 31 avgrenses av konsentriske sylindervegger 35 og 37 (et materiale slik som lett kartong kan anvendes for dette formål). Induktoren 5 er dannet av to lag av American Wire Gage (AWG) #8 koppertråd, et lag 41 viklet på den innovervendende veggen 37 som omgir radiumnålen 39 og det andre laget 43 viklet på utsiden av veggen 35, hvorved det eksiterte torium 31 og uranstavene 33 omgis. Induktorkjernen 7 har en diameter lik 3,175 cm og er 15,24 cm lang, med en total diameter lik 4,1275 cm for induktoren 5. De åtte transformatorene 15 har hver en kjerne 45 av laminert silisium stål med kvadratsider lik 1,905 cm og lengde lik 15,24 cm. Primærviklingene 9a - 9h består hver av fire lag av AWG #18 koppertråd og sekundærviklingene 13a-13h består hver av to lag AWG #12 koppertråd. Transformatorene 15 har en total ytterdiameter lik 3,175 cm. Den ytre sylinderen 19 er laminert silisiumstål og en indre vikling 21 av AWG #12 koppertråd og en ytre vikling 23 av AWG #12 koppertråd. Endeplater 47 og 49 bestående av 1,27 cm tykke ringformete ringer av laminerte silisiumstål som har en innerdiamer lik 6,985 cm og en ytterdiameter lik 12,065 cm anvendes til å gi en lav reluktansbane til å fullføre den magnetiske kretsen som vist med den stiplede linjen 51. Since reference is now made to fig. 4 and 5, the top and side views of a nuclear battery constructed according to the principles of the present invention are shown. The inductor core 7 consists of a radium needle 39 placed longitudinally in the middle of a cylinder of excited thorium 31. The excited thorium 31 is bounded by concentric cylinder walls 35 and 37 (a material such as light cardboard can be used for this purpose). The inductor 5 is formed of two layers of American Wire Gage (AWG) #8 copper wire, one layer 41 wound on the inward wall 37 surrounding the radium needle 39 and the other layer 43 wound on the outside wall 35, thereby exciting the thorium 31 and the uranium rods 33 surrounded. The inductor core 7 has a diameter equal to 3.175 cm and is 15.24 cm long, with a total diameter equal to 4.1275 cm for the inductor 5. The eight transformers 15 each have a core 45 of laminated silicon steel with square sides equal to 1.905 cm and length equal to 15.24 cm. The primary windings 9a - 9h each consist of four layers of AWG #18 copper wire and the secondary windings 13a - 13h each consist of two layers of AWG #12 copper wire. The transformers 15 have a total outer diameter equal to 3.175 cm. The outer cylinder 19 is laminated silicon steel and an inner winding 21 of AWG #12 copper wire and an outer winding 23 of AWG #12 copper wire. End plates 47 and 49 consisting of 1.27 cm thick annular rings of laminated silicon steel having an inner diameter equal to 6.985 cm and an outer diameter equal to 12.065 cm are used to provide a low reluctance path to complete the magnetic circuit as shown by the dashed line 51.

Når det kjernefysiske batteriet er sammenstilt, nedsenkes det i en oljefylt boks (ikke vist) som er utstyrt med varme-avledere (ikke vist) til å gi den nødvendige avkjøling for effekt transformatoren. Kondensatoren 3 som anvendes i LCR kretsen er en høy Q energiutladningsresonans kondensator av den oljefylte typen. When the nuclear battery is assembled, it is immersed in an oil-filled box (not shown) which is equipped with heat sinks (not shown) to provide the necessary cooling for the power transformer. The capacitor 3 used in the LCR circuit is a high Q energy discharge resonance capacitor of the oil-filled type.

Under anvendelse av en radiumnål 39 av en millicuri, 200 gram uran, 33 og 100 gram av eksitert torium 31 i den konfigurasjon som er vist i figurene 2 og 3, er ved 86 kHz en konti-nuerlig utmatning av 23 ampere ved 400 volt inn i en mot-standslast blitt oppnådd. En konfigurasjon som anvender ytterligere radiumnåler 53, som vist i fig. 4, kan brukes til å oppnå høyere effektutmatninger. Using a millicuri radium needle 39, 200 grams of uranium, 33 and 100 grams of excited thorium 31 in the configuration shown in Figures 2 and 3, at 86 kHz a continuous output of 23 amperes at 400 volts into in a resistive load has been achieved. A configuration using additional radium needles 53, as shown in FIG. 4, can be used to achieve higher power outputs.

Selv om der er vist og beskrevet den foretrukne utførelses-form av oppfinnelsen, skal der forstås for fagfolk at oppfinnelsen ikke er begrenset til den bestemte struktur som er beskrevet her og at tallrike endringer og variasjoner kan foretas i oppfinnelsen uten å avvike fra oppfinnelsens idé eller å gå utover omfanget av de etterfølgendende patentkrav. Although the preferred embodiment of the invention has been shown and described, it should be understood by those skilled in the art that the invention is not limited to the specific structure described here and that numerous changes and variations can be made in the invention without deviating from the idea of the invention or to go beyond the scope of the subsequent patent claims.

Claims

1. Device for converting radioactive energy into electrical energy, characterized by: an electrical conductor wound on a core to form an inductor having a first inductance, said core being of radioactive material, a capacitor having a predetermined capacitance C, a transformer which has a primary winding and a secondary winding and a transformer core, said primary winding and said secondary winding being wound on said transformer core, said primary winding having a second inductance, and said secondary winding being for connecting electrical energy to a working load, and electrical conducting means for connecting said inductor, said capacitor and said primary winding in series form to form a series LCR circuit, where L is the sum of said first inductance and said second inductance, and R is the total distributed direct current resistance in said LCR circuit.

2. Device as stated in claim 1, characterized in that said core consists of a mixture of a plurality of different radioactive materials.

3. Device as specified in claim 2, characterized in that said radioactive materials are broken down primarily by alpha particle emission.

4. Device as stated in claim 3, characterized in that said transformer consists of a plurality of transformers, said plurality of transformers being arranged in a generally circular configuration to form a cylinder, said core being arranged within said cylinder, the longitudinal axis being of said core is parallel to said cylinder's longitudinal axis, each of said plurality of transformers having a primary winding and a secondary winding, each of said plurality of primary windings being connected in series to the other windings, and each of said plurality of secondary windings - windings are connected in series with the other secondary windings.

5. Device as stated in claim 4, characterized in that said core consists of three radioactive materials.

6. Device as stated in claim 5, characterized in that said three radioactive materials comprise radium, uranium and thorium.