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DE2331923A1 - METHOD AND DEVICE FOR THE EXPLOSION OF HIGH TEMPERATURE THERMAL ENERGY - Google Patents

METHOD AND DEVICE FOR THE EXPLOSION OF HIGH TEMPERATURE THERMAL ENERGY

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Publication number
DE2331923A1
DE2331923A1 DE2331923A DE2331923A DE2331923A1 DE 2331923 A1 DE2331923 A1 DE 2331923A1 DE 2331923 A DE2331923 A DE 2331923A DE 2331923 A DE2331923 A DE 2331923A DE 2331923 A1 DE2331923 A1 DE 2331923A1
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DE
Germany
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potassium
liquid
peroxide
solid
heat
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Pending
Application number
DE2331923A
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German (de)
Inventor
Andre Camille Prof Hatterer
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Engie SA
Original Assignee
Gaz de France SA
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Publication date
Application filed by Gaz de France SA filed Critical Gaz de France SA
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Pending legal-status Critical Current

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    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21DNUCLEAR POWER PLANT
    • G21D9/00Arrangements to provide heat for purposes other than conversion into power, e.g. for heating buildings
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
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    • C01B13/00Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
    • C01B13/02Preparation of oxygen
    • C01B13/0203Preparation of oxygen from inorganic compounds
    • C01B13/0211Peroxy compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C01B15/043Metal peroxides or peroxyhydrates thereof; Metal superoxides; Metal ozonides; Peroxyhydrates thereof of alkali metals, alkaline earth metals or magnesium or beryllium or aluminium
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    • C01D1/00Oxides or hydroxides of sodium, potassium or alkali metals in general
    • C01D1/04Hydroxides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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Description

PATENTANWÄLTEPATENT LAWYERS

DIPL.ING. H. LEINWEBER pipl-ing. H. ZIMMERMANN Dipl. ing. A. Gf. ν. WENGERSKYDIPL.ING. H. LEINWEBER pipl-ing. H. ZIMMERMANN Dipl. Ing. A. Gf. ν. WENGERSKY

t Manchen 2, Roswrtal 7. 2. Autg.t Manchen 2, Roswrtal 7. 2. Autg.

2331923 ™.-Adr. Utwpat MMmIw2331923 ™. Addr. Utwpat MMmIw

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22. Juni 1973June 22nd 1973

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22 99822 998

GAZ DE FIiANCE, Paris, FrankreichGAZ DE FIiANCE, Paris, France

Verfahren und Vorrichtung zur Verwertung von thermischerProcess and device for the utilization of thermal

HochtemperaturenergieHigh temperature energy

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine vonichtung, mit deren Hilfe die beispielsweise in einem Kernreaktor (Pile) erzeugte thermische Hochtemperaturenergie durch Auffangen und Umwandlung verwertet wird.The present invention relates to a method and a device, with the help of which, for example, in a nuclear reactor (Pile) generated thermal high-temperature energy is recovered by collection and conversion.

In den meisten derzeit betriebenen ober entwickelten Anlagen wird die im Kern eines fieaktors erzeugte thermische Hochtemperaturensrgie mit-Hilfe eines Austauschmadiums bzw. Kühlmittels, wie Wasser, Helium oder Natrium, abgeführt. Dieses Austauschmedium wird zuweilen direkt zum Betrieb der Turbinen eingesetzt. Sehr häufig bildet es die Wärmequelle eines klassischen thermodynaaischen Kreisprozesses, mit dessen Hilfe Turbinen und Dampfkessel (insbesondere Wasserdampferzeuger) betrieben werden.In most currently operated and developed plants, the high-temperature thermal energy generated in the core of a fieactor is used with the help of an exchange magnesium or coolant such as water, Helium or sodium. This exchange medium is sometimes used directly to operate the turbines. Very often it makes the heat source of a classic thermodynamic cycle, with the help of which turbines and steam boilers (especially steam generators) are operated.

. Der Wirkungsgrad der vorgenannten Kreisprozesse ist jedoch einerseits nicht sehr hoch, während andererseits die Investitionskosten der Anlagen, insbesondere der Turbinen-Üampfkessel-Aggregate. The efficiency of the aforementioned cycle processes is on the one hand not very high, while on the other hand the investment costs the systems, especially the turbine boiler units

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den Erzeugerpreis pro kWh stark erhöhen.greatly increase the producer price per kWh.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Verfugung zu stellen, mit dessen Hilfe der Erzeugerpreis der gewinnbaren Energie verringert wird und welches die gleichzeitige Erzeugung von interessanten und wertvollen chemischen Substanzen, wie Wasserstoff und Sauerstoff, gewährleistet. It is the object of the invention to provide a method for To provide with the help of which the producer price of the recoverable energy is reduced and which the simultaneous generation of interesting and valuable chemical substances such as hydrogen and oxygen guaranteed.

Infolge der Erhöhung des Wirkungsgrades gewährleistet die Erfindung ferner eine Herabsetzung des "thermischen Abfalls"; sie ermöglicht es, daß in die Umwelt eine geringere Wärmemenge abgeführt wird, weshalb die bekannten, mit der Wärmebeseitigung zusammenhängenden ökologischen Nachteile weniger in Erscheinung treten.Guaranteed as a result of the increase in efficiency the invention also a reduction in "thermal waste"; it allows a lesser amount of that in the environment Amount of heat is dissipated, which is why the known ecological disadvantages associated with heat removal appear less.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist im besonderen dadurch gekennzeichnet, daß man mindestens zum Teil die im Reaktor freigesetzte thermische Hochtemperaturenergie dadurch zur Wasserdissoziation einsetzt, daß man Kaliumperoxid (KoC^) mit Wasser zur Umsetzung bringt, wobei sich gasförmiger Sauerstoff (O2), welchen man abtrennt und gewinnt, sowie normalerweise festes Kalurahydroxid bilden, welches man mit Kalium (K) zur Reaktion bringt, wobei gasförmiger Wasserstoff (Ho), den man abtrennt und gewinnt, sowie Kaliumoxid (KoO) entsteher welches man schließlich durch Zufuhr der erforderlichen thermischen Energie zu Kaliumperoxid (^C^) und Kalium (K), das man zurückführt, zersetzt.The method according to the invention is in particular characterized characterized in that at least some of the thermal high-temperature energy released in the reactor is thereby for water dissociation uses potassium peroxide (KoC ^) with water to react, with gaseous oxygen (O2), which is separated and recovered, as well as normally Form solid potassium hydroxide, which can be mixed with potassium (K) reacts, gaseous hydrogen (Ho), which is separated off and recovered, and potassium oxide (KoO) being produced which is finally achieved by supplying the required thermal energy to potassium peroxide (^ C ^) and potassium (K), the one returns, decomposes.

Durch geeignete Wahl der Bedingungen bei der Durchführung der verschiedenen Reaktionen, insbesondere der Temperaturen und Drücke, kann man mit Hilfe eines einfachen Kreisprozesses auf der Grundlage von Kaliumhydroxid die Umwandlung.deg.gus^gittiruyaimgQuelle verfügbaren thermischen Energie/der Zersetzung des Wassers in seine Komponenten (d.h. Wasserstoff und Sauerstoff) mit hervorragendem WirkungsgradBy suitable choice of the conditions for carrying out the various reactions, in particular the temperatures and pressures, one can convert using a simple cycle process based on potassium hydroxide.deg.gus ^ gittiruyaimgSource available thermal energy / the decomposition of water into its components (i.e. Hydrogen and oxygen) with excellent efficiency

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erreichen«. Im erfindungsgemäßen Verfahren ist ferner lediglic ein einfacher, im wesentlichen nach klassischen Gesichtspunkten erfolgender und von bestimmten Arbeitszwängen freier tecnnischer Aufwand nötig, Man muß lediglich Mittel zur Kontrolle jeder der Reaktionen des Kreisprozesses und^ zur Aufrechterhaltung der optimalen Betriebsbedingungen zur Verfügung haben.reach". In the method according to the invention is also only a simple one, which takes place essentially according to classical criteria and is free from certain work constraints Technical effort required, one only has to have means of controlling and maintaining each of the reactions of the cycle the optimal operating conditions are available.

Im erfindungsgemäßen Verfahren finden die nachstehende^ reaktionen statt; iIn the method according to the invention find the following ^ reactions take place; i

K2O2 + H2O 2 KOH + 1/2 O2 (1) !K 2 O 2 + H 2 O 2 KOH + 1/2 O 2 (1)!

2 KOH + 2 K 2 K2O + .H2 (2)2 KOH + 2 K 2 K 2 O + .H 2 (2)

2 K2O -+ Wärme ——£ KgO2 + 2 K (3)2 K 2 O - + heat —— £ KgO 2 + 2 K (3)

Die Reaktion 3 der Disproportionierung des Kaliumoxids (KoO) gestattet somit im wesentlichen die Entnahme und Ual·-' Wandlung der Wärme, welche man gewinnen will} die Reaktionen 1 und 2 ermöglichen die Di S1 soz is tion des Wassers in seine Komponenten Sauerstoff und Wasserstoff, welche anschließend gewonnen werden, und gewährleistep die Rückführung des in der iieakticn 3 eingesetzten Kaliumoxids,The reaction 3 of the disproportionation of the potassium oxide (Koo) allows thus essentially the removal and Ual · - 'conversion of the heat which is to gain}, the reactions 1 and 2 allow Di S 1 SCO is tion of water into its components of oxygen and Hydrogen, which is then obtained, and ensures the return of the potassium oxide used in the iieakticn 3,

Die Erfindungbetrifft ferner eine Vorrichtung für die üurcnführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens, in welcher für den Ablauf der Reaktionen des Verfahrens Reaktoren und Austauscher vpn relativ einfacher Bauweise und Technologie zur Anwendung gelangen.The invention also relates to a device for implementation of the method described above, in which for the course of the reactions of the process reactors and exchangers with a relatively simple design and technology come into use.

Die Erfindung soll nun anhand der folgenden Beschreibung, welcce auf die beiliegenden Zeichnungen (Fig. 1 und i?'iji. 2) Bez'LU nimmt, näher erläutert werden, Fig. 1 und 2 te ζieneu sic^ auf zwei verschiedene erfinduugsgemäße Aus-The invention will now be based on the following description, welcce takes on the accompanying drawings (Fig. 1 and i? 'iji. 2) Bez'LU, are explained in more detail, Fig. 1 and 2 te ζieneu sic ^ on two different designs according to the invention

—4——4—

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BAD ORIÖINAl.
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BATH ORIOINAL.

Zunächst wird das vereinfachte Arbeitsschema von Fig. · 1 erläutert. Gemäß Fig. 1 braucht an die Anlage mit tiueksicht auf den angewendeten Arbeitstemperaturbereich keine klassische Thermoenergie-Gewinnungseinheit, welche einen Dampfkeseel sowie Dampfturbinen (wie z.B. in Fig. 2 erläutert) beinhaltet, angeschlossen zu werden.First, the simplified work scheme of Fig. 1 explained. According to Fig. 1 needs to be careful with the system no classic on the applied working temperature range Thermal energy generation unit, which has a steam boiler as well Steam turbines (such as illustrated in Figure 2) include being connected.

Die Anlage beinhaltet im wesentlichen eine Wärmequelle u, welche mit hoher Leistungskraft Wärme liefert und welche beispielsweise den Kern eines Kernreaktors darstellt, Ein fließfähiges Austauschmedium, beispielsweise Helium unter Druck, strömt durch eine Leitung 10, in welche es durch die Pumpe 11 gepumpt wird. Das Austauschmedium führt die Wärmeeinheiten in einen Behälter ϊί?, in welchem die erwähnte Disproportionierungsreaktion stattfindet.The system essentially contains a heat source u, which supplies heat with high power and which, for example, represents the core of a nuclear reactor. A flowable exchange medium, for example helium under pressure, flows through a line 10, into which it is pumped by the pump 11. The exchange medium leads the thermal units into a container ϊί? In which the mentioned disproportionation reaction takes place.

2 K2O + Wärme > K2O2 + 2 K (3)2 K 2 O + heat> K 2 O 2 + 2 K (3)

Im hier beschriebenen Arbeitsschema wird vorausgesetzt, daß die ßeaktionstemperatür im Behälter R* bei etwa 8250C liegt, während der Druck 1 Bar beträgt.In the work described herein scheme is provided that the ßeaktionstemperatür in the container R * is about 825 0 C, while the pressure is 1 bar.

Unter diesen Temperatur- und Druckbedingungen liegen das Kaliumoxid und das Kaliumperoxid in flüssiger, nicht mit- ! einander mischbarer Form vor; das leichtere Kaliumoxid j schwimmt dabei auf dem Peroxid. Das Kalium befindet sich in der Gasphase. Unter diesen Bedingungen weist der Aus taucher fc-j, welcher die vom Reaktor R stammenden Wärmeeinheiten aufnimmt, eine einfache Bauweise auf. Die Entnahmen erfolgen einfach [ im Behälter L·.?, bei verschiedenen Niveaus, wie es in Fig. 1 \ schematisch dargestellt ist. jUnder these temperature and pressure conditions, the potassium oxide and the potassium peroxide are in liquid, not with- ! mixable form before; the lighter potassium oxide j floats on the peroxide. The potassium is in the gas phase. Under these conditions, the diver fc-j, which receives the heat units coming from the reactor R , is of simple construction. The withdrawals take place just [in the container length.?, At various levels, as shown schematically in Fig. 1 \. j

Im Behälter L·* erfolgt die L.eaktion der Wasserzer- ! setzung unter Bildung von Sauerstoff gemäß der nacnstehenden ! Gleichung: ;In the container L * the L.eaction of the water decomposition takes place! sedimentation with formation of oxygen according to the following! Equation:;

-5--5-

309883/1081309883/1081

- 5 -■ . ' ■ ■- 5 - ■. '■ ■

K2O2 + H2O * -^ 2 KOH + 1/2 O2 - (1)K 2 O 2 + H 2 O * - ^ 2 KOH + 1/2 O 2 - (1)

Unter den hier vorliegenden Arbeitsbedingungen, d.h. bei 250C und einem Druck von 1 Bar, befinden sich sowohl das Kaliumhydroxid als auch das Kaliumperoxid in fester Form. Die Reaktion erfolgt im Behälter It^ innerhalb einer j Suspension in fluidisiertes Umgebung, wobei die Fluidisieruni mit Vorteil durch liückführung eines bedeutenden Anteils des Sauerstoffs (Bezugszeichen 13) vorgenommen wird. Das Wasser wird in den Boden des Behälters IL eingeführt; diese Einführung wird vorteilhafterweise geneinsam mit dem Sauerstoff-.uückstrom vorgenommen.Under the working conditions present here, ie at 25 ° C. and a pressure of 1 bar, both the potassium hydroxide and the potassium peroxide are in solid form. The reaction takes place in the container It ^ within a suspension in a fluidized environment, the fluidization is advantageously carried out by feeding back a significant portion of the oxygen (reference number 13). The water is introduced into the bottom of the tank IL; this introduction is advantageously carried out together with the oxygen return flow.

Wenn man mit einem schwachen Wassrunterschuß arbeitet fällt das Kaliumhydroxid in pulverförmiger, gut trockener Form ohne assoziierte Wassermoleküle an.If you work with a weak excess of water, the potassium hydroxide falls in powder form, well drier Shape with no associated water molecules.

Die Temperatur im Behälter Ε* kann nötigenfalls mit Hilfe eines Wärmeaustauschers E2, welcher die überflüssigen Kalorien aufnimmt, beibehalten werden. Die Wärmeeinheiten komm auch durch die Leitung 13 der Sauerstoffrückführ abgezogen werden.If necessary, the temperature in the container Ε * can be maintained with the aid of a heat exchanger E 2 , which absorbs the superfluous calories. The heat units come also to be withdrawn through the line 13 of the oxygen return.

Im Behälter H2 findet die nachstehende fieaktion statt 2 KOH + 2 K > 2 K2O + H2 (2)The following reaction takes place in the H 2 container 2 KOH + 2 K> 2 K 2 O + H 2 (2)

Gemäß Fig. 1 sind die Arbeitsbedingungen folgende: Temperatur 7250C; Druck 1 Bar. Das Kalium betritt den Behälter Un im Dampfzustand, während das Kaliumhydroxid und da Kaliumoxid in flüssiger Form vorliegen. Das schwerere Kalium· oxid wird am unteren Behälterteil abgezogen, während der fre gesetzte Wasserstoff vom oberen Teil des Behälters abgeführt wird.According to FIG. 1, the working conditions are as follows: temperature 725 ° C.; Pressure 1 bar. The potassium enters the container Un in the vapor state, while the potassium hydroxide and the potassium oxide are in liquid form. The heavier potassium oxide is drawn off at the lower part of the container, while the hydrogen released is drawn off from the upper part of the container.

-6--6-

309883/1081309883/1081

Verschiedene Wärmeaustauscher vervollständigen die Anlage derart, daß die Wärme an unterschiedlichen Stellen des Kreisprozesses oder dort wo es nötig ist, aufgefangen und ausgenutzt wird.Different heat exchangers complete the system in such a way that the heat is dissipated in different places of the cycle or where it is necessary, is caught and exploited.

Man erkennt ferner den Flüssig-Flüssig-Austaucher Ez, welcher den Austausch zwischen dem Kaliumperoxid bzw. dem Kaliumoxid am Auslaß bzw. Einlaß des Behälters fi* besorgt. The liquid-liquid exchanger can also be seen Ez, which takes care of the exchange between the potassium peroxide and the potassium oxide at the outlet or inlet of the container fi *.

Der Austauscher E* ermöglicht die Ausnutzung eines Teils des Wärmeinhalts des aus dem Behälter ά? austretenden Kaliumdampfes zur Aufheizung des Kaliumoxids, welches aus dem Behälter Bo in ^en Behälter Iu strömt.The exchanger E * enables the utilization of part of the heat content of the ά? exiting potassium vapor for heating the potassium oxide, which flows out of the container Boi n ^ en container Iu .

Der Austauscher Ec ist ein Gas-Flüssig-Austauscher, welcher die Ausnutzung eines Teils des Wärmeinhalts des aus dem Behälter i^ ausströmenden Wasserstoffs zur Aufheizung des flüssigen Kaliumhydroxids vor dessen Eintritt in den genannten Behälter gestattet.The exchanger Ec is a gas-liquid exchanger, which is the use of part of the heat content of the hydrogen flowing out of the container for heating of the liquid potassium hydroxide before it enters said container.

Der Austauscher Eg ist ein Flüssig-Flüssig-Austauscher in welchem das aus dem Behälter B* kommende Kaliumperoxid einen Teil seines Wärmeinhalts an das flüssige Kaliumhydro|- xid vor dessen Einführung in den Austaucher Er verliert.The exchanger Eg is a liquid-liquid exchanger in which the potassium peroxide coming from the container B * part of its heat content to the liquid potassium hydro | - xid before introducing it to the exchanger He loses.

Die Austauscher Εγ und Eg sind Flussig-Fest-Gas- bzw Fest-Flüssig-Austauscher. Als gasförmiges Träger-Austauschmedium fungiert Sauerstoff, der den Austauscher Εγ in einem geschlossenen Kreis durchströmt. Der Sauerstoff wird durch das vom Austauscher Eg stanmende Kaliumperoxid erwärmt, welches am Boden des Austauschers Εγ in fester Form vorliegt Der Sauerstoff gibt seine Wärme im ÄustaiBDher E^q an flüssiges Kalium, welches innerhalb eines geschlossenen Kreises im Gegenstrom zum festen Kaliumhydroxid strömt, das vom Behälter Ü.* stammt und in den oberen Teil des Austauschers Eg eingeführt wird. Am "Boden des Austauschers Eg liegt dasThe exchangers Εγ and Eg are liquid-solid-gas or solid-liquid exchangers. Oxygen acts as a gaseous carrier exchange medium and flows through exchanger Εγ in a closed circuit. The oxygen is heated by the potassium peroxide flowing from the exchanger Eg, which is present in solid form at the bottom of the exchanger Εγ Container Ü. * Originates and is introduced into the upper part of the exchanger Eg. This lies in the "bottom of the exchanger Eg

309883/1081 _?_309883/1081 _ ? _

durch das flüssige Kalium erhitzte Kaliumhydroxid in flüssiger Form vor»Potassium hydroxide heated by the liquid potassium in liquid Form before »

Die Austauscher Ec, Εγ und Eg bestehen mit Vorteil aus Türmen, in welchen die flüssige oder feste Substanz im Gegenstrom zum AustauBchmedium Wasserstoff, Sauerstoff oder Kalium herabrieselt.The exchangers Ec, Εγ and Eg exist with advantage from towers in which the liquid or solid substance flows in countercurrent to the exchange medium hydrogen, oxygen or potassium trickles down.

Gemäß der in Fig. 2 erläuterten abgewandelten Aüsr führungsform wird der Kreisprozess bei höherer Temperatur vorgenommen. Aus diesem Grunde'ist an die Anlage ein Dampfkessel 16 angeschlossen, in welchem die Energie gewonnen wird, mit deren Hilfe die Turbinen T-j, T2, T5 und T^ gespeist werden.In the illustrated in Fig. 2 modified Aue r guide die of the cyclic process is carried out at a higher temperature. For this reason, a steam boiler 16 is connected to the system, in which the energy is obtained, with the help of which the turbines Tj, T 2 , T 5 and T ^ are fed.

Da die Anlage gemäß Fig. 2 zu einem großen Teil identische oder ähnliche Einrichtungen wie die in Fig. 1 beschrie ene Anlage aufweist, werden diese Einrichtungen nicht neuerlich erläutert. Es wird lediglich auf vorhandene Unterschiede hingewiesen.Since the system according to FIG. 2 is largely identical or similar to that described in FIG a system, these facilities are not explained again. It just looks at existing differences pointed out.

Im Behälter hx erfolgt die Disproportionierungsreaktion des Kaliumoxids jThe disproportionation reaction of the potassium oxide j takes place in the container hx

2 K2O + Wärme * K2O2 + 2 K (3)2 K 2 O + heat * K 2 O 2 + 2 K (3)

bei 10250C und vermindertem Druck (48 Millibar). Der AusT tauscher E-j beeinhaltet drei Stufen und ist größer dimenj sioniert wie gemäß dem Schema von Fig. 1# Das in die Leitung ι 10 gepumpte Austauschmedium durchströmt ferner einen zusatz-* ! liehen Austausciier Eq, mit dessen Hilfe der Behälter tio aufgeheizt wird.at 1025 0 C and reduced pressure (48 millibars). From the T exchanger Ej constitutes three steps, and is greater dimenj sioned as according to the scheme of Fig. 1 # ι The in line 10 pumped exchange medium further flows through a supplementary *! borrowed Ausausciier Eq, with the help of which the container tio is heated.

Ie Behälter H2 findet die Reaktion statt:The reaction takes place in container H 2:

2 KuK + 2 K ^ 2 K2O + H2 (2)2 KuK + 2 K ^ 2 K 2 O + H 2 (2)

309883/1081 BAD309883/1081 BATH

Diese Reaktion erfolgt wie gemäß dem Schema von Fi ι 1 bei 7250C und einem Druck von 1 Bar; das Kalium wird jedoch bei niedrigerer Temperatur in flüssiger Form eingespeist, nachdem es den Dampfkessel 1c durcnströmt iiat.This reaction takes place as in the scheme of Fi ι 1 at 725 0 C and a pressure of 1 bar; the potassium, however, is fed in in liquid form at a lower temperature after it has flowed through the steam boiler 1c.

Im Behälter u-, sind die Betriebsbedingungen im wesentlichen die gleichen wie im Schesa von Fig. 1, bis auf dais die uesktionstempera tür höher ist (etwa 1250C). In diesem Behälter erfolgt in einem Festbett oder Fliei3bett (fluidisierte Umgebung) die Reaktion:In the container u-, the operating conditions are substantially the same as in Schesa of FIG. 1 except for the dais is uesktionstempera door higher (about 125 0 C). In this container, the reaction takes place in a fixed bed or fluidized bed (fluidized environment):

K2O2 + H2O ^ 2 KOH + 1/2 O2 (1)K 2 O 2 + H 2 O ^ 2 KOH + 1/2 O 2 (1)

Die Wärmequelle des Dampfkessels 6 bildet das Kalium, welches aus dem Austauscher E/ in üampfform abzieat und ausThe heat source of the steam boiler 6 forms the potassium, which is drawn off and from the exchanger E / in steam form

dem Behälter iw stammt.
j
the container iw originates.
j

Der Dampfkessel kann ein Dampfkeseel des klsssiscnen( Typs sein, welcher eine Heisttufe 17 und drei Überhitzungs- , stufen 18, 19 bzw. 20 aufweist, die Dampf liefern und den Betrieb von vier Turbinen T-j, T2, T? bzw. T* gestatten. Der Wasserrücklauf erfolgt in den Verflüssiger C, während die Rückführung durch die Pumpe 21 besorgt wird. Das air; Boden des Dampfkessels gewonnene flüssige Kalium wird mit Hilfe der Pumpe 22 im Behälter "U^ übergeführt.The boiler may be a Dampfkeseel of klsssiscnen (type comprising a Heisttufe 17 and three overheating, steps 18, 19 and 20 which provide the steam and the operation of four turbines Tj, T 2, T? And T allow * The water is returned to the condenser C, while the return is provided by the pump 21. The liquid potassium obtained from the bottom of the steam boiler is transferred with the aid of the pump 22 to the container "U ^.

Die beiden Ausführungsformen der Fig. 1 und 2 stellen sozusagen ζ v/ei bei niedriger bzw. bei hoher Temperatur vorgekommene txtremlösungen dar. Man kann such alle dazwischenliegenden Arbeitsbedingungen anwenden. Die Verfahrensbedingungen können ferner abgewandelt oder auch tiefgreifend geändert werden. In jedem Fall genügt es, die thermod^namischen Gesetzmäßigkeiten zu befolgen, welche die verschiedenen Reaktionen von Kalium, Kaliumoxid oder Kaiiuniperozia innerhalb des komplexen Kreisprozesses regeln und zur zersetzung von Wasser fütiren.The two embodiments of FIGS. 1 and 2 represent so to speak, ζ v / ei represents extreme solutions that have occurred at low or high temperatures. One can search for all those in between Apply working conditions. The procedural conditions can also be modified or profound be changed. In any case it is sufficient to use the thermodynamic Laws to be followed that govern the various reactions of potassium, potassium oxide or kaiiuniperozia regulate within the complex cycle and feed it to decompose water.

309883/108 1309883/108 1

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

Insbesondere die Temperaturen der in den BehälternIn particular, the temperatures in the containers

hi, shr, und Üz durchgeführten iieaktionen sowie die Druckbedinj-hi, shr, and Üz carried out iieactions as well as the Druckbedinj-

I^ j man ;I ^ j man;

bungeu können abgewandelt werden, iss genügt, wenn/bei genü- ; „end hohen Temperaturen arbeitet, daß die iieaktionsgeschwin-digkeiten annehmbar bleiben. b ungeu can be modified, iss is sufficient if / with sufficient-; "End high temperatures work so that the reaction rates remain acceptable.

Die Erfindung ist natürlicn nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungnformen beschränkt, welche lediglich der Erläuterung dienen. Die Erfindung umfaßt vielmehr alle 'The invention is of course not limited to the embodiments described above, which only serve to explain. Rather, the invention encompasses all '

den bescnriebenen Arbeitsweisen entsprechenden Methoden so- j wie deren Kombinationen, sofern diese nach der erfindungs- ; „einäßen Konzeption vorgenommen werden.Methods corresponding to the described working methods as well as their combinations, provided that they are according to the invention; “Must be carried out according to a concept.

Insbesondere kann bei allen vorstehend beschriebenen j naßnahmen das Kalium durcn Natrium ersetzt werden; dabei Dieibt der gesamte Kreisprozeß gleich, bis auf das NaOH ■an die Stelle von KOH tritt und daß die Oxide von Na jene des Kaliums ersetzen. Die Grundreaktionen des Kreisprozesse wandeln sich demgemäß wie folgt ab:In particular, in all of the measures described above, the potassium can be replaced by sodium; The entire cycle Dieibt same, except for the NaOH ■ takes the place of KOH and that the oxides of Na replace those of potassium. The basic reactions of the cycle change accordingly as follows:

Na2O2 + H2O >, 2 NaOH +' 1/2 O2 (11)Na 2 O 2 + H 2 O>, 2 NaOH + '1/2 O 2 (1 1 )

2 iteüü + 2 Na > 2 Na2O + H2 (21)2 iteüü + 2 Na> 2 Na 2 O + H 2 (2 1 )

2 Na2O + Wärme > Na2O2 + 2 Na (3f) .2 Na 2 O + heat> Na 2 O 2 + 2 Na (3 f ).

-10-309883/1081 -10-309883 / 1081

Claims (11)

- 10 Patentansprüche :- 10 patent claims: Verfahren zum Auffangen und zur Umwandlung der beispielsweise in einem Kernreaktor erzeugten thermischen Hochtemperaturenergie, dadurch gekennzeichnet, daß man mindestens einen Teil dieser thermischen Energie zur Wasserdissoziation verwendet, indem man Kaliuoperoxid (KoOp) mit Wasser zur Umsetzung bringt, so daß man gasförmigen Sauerstoff (Cp), welchen man abtrennt und gewinnt, sowie normalerweise festes Kaliumhydroxid (KOH) erhält, welches man mit Kalium (K) umsetzt, wobei gasförmiger Wasserstoff (Hp), den man abtrennt und gewinnt, sowie Kaliumoxid (KpO) entstehen, das man schließlich durch I Zufuhr der nötigen thermiscnen Energie in Kaliumperoxid j (K2O2) und Kalium (K)1 welches zurückgeführt wird, aufspaltet. Process for collecting and converting the high-temperature thermal energy generated, for example, in a nuclear reactor, characterized in that at least part of this thermal energy is used for water dissociation by reacting potassium peroxide (KoOp) with water so that gaseous oxygen (Cp) , which is separated and recovered, as well as normally solid potassium hydroxide (KOH) obtained, which is reacted with potassium (K), whereby gaseous hydrogen (Hp), which is separated and recovered, and potassium oxide (KpO), which is finally produced by I. Supply of the necessary thermal energy in potassium peroxide j (K2O2) and potassium (K) 1 which is returned, splits. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Kaliumoxid zur Aufspaltung in den flüssigen Zustand bei hoher Temperatur überführt, so daß es sich zu gasförmigen Kalium und flüssigen Kaliumperoxid disproportioniert, unddaß man die Trennung des Kalium- ι peroxids vom Kaliumoxid, welche Oxide in der flüssigen Phase nicht miteinander mischbar sind, durch Obenaufschwimmenlassen des leichteren Kaliumoxids vornimmt. '< 2. The method according to claim 1, characterized in that the potassium oxide is converted into the liquid state at high temperature for splitting so that it is disproportionated to gaseous potassium and liquid potassium peroxide, and that the separation of the potassium peroxide from the potassium oxide, which Oxides in the liquid phase are immiscible with one another by allowing the lighter potassium oxide to float on top. '< 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennjzeichnet, daß man das Wasser mit dem als Festbett oder j Fließbett angeordneten festen Kaliumperoxid zur ueaktion bringt, wobei man Sauerstoff im Kreislauf führt und mit einem Unterschuß an Wasser arbeitet, so daß man trockenes, pulverförmiges, festes Kaliumhydroxid erhält.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that that one reacts the water with the solid potassium peroxide arranged as a fixed bed or a fluidized bed brings, whereby one circulates oxygen and works with a deficit of water, so that one dry, powdery, solid potassium hydroxide is obtained. -11--11- 309883/1081309883/1081 ■V : ^i \ ■ V : ^ i \ r- I I —r- I I - 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis3, dadurch gekennzeichnet, daß man zum Auffangen der Wärme beim Abgang des Kaliumperoxids und zur Erwärmung des Kaliumhydroxids zum Zweck seiner Zersetzung Flüssig-Fest-Gas-Austauscher und Fest/Flüssig-Austauscher anwendet, in welchen das Gas und die Flüssigkeit1 im Gegenstrom zur Flüssigkeit' oder zum Feststoff strömen, unadaß man Sauerstoff, welchen man als Austauschergasstrom im Kreislauf führt, zur Kühlung.des Kaliumperoxids verwendet sowie flüssiges Kalium, welches man mit ihilfe des Sauerstoffs aufheizt, zum Erhitzen des festen Kaliumhydroxids einsetzt.4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that liquid-solid-gas exchangers and solid / liquid exchangers, in which the gas and the gas, are used to collect the heat when the potassium peroxide is removed and to heat the potassium hydroxide for the purpose of its decomposition the liquid 1 flow in countercurrent to the liquid or to the solid, so that oxygen, which is circulated as an exchange gas stream, is used to cool the potassium peroxide and liquid potassium, which is heated with the aid of oxygen, is used to heat the solid potassium hydroxide. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die im Kreisprozeß durchgeführte lieaktion5. The method according to claim 1 to 4, characterized in that that the lieaction carried out in the cycle 2 KOK + 2 K —) 2 K2O + H2 (2)2 KOK + 2 K -) 2 K 2 O + H 2 (2) bei etwa 7250C und Atmosphärendruck stattfindet.takes place at about 725 0 C and atmospheric pressure. 6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Öisproportionierungsreaktion des Kalium-. oxide im Temperaturbereich von 825 bis 10250C und bei6. The method according to claim 1 to 5, characterized in that the Öisproportionierungsreaktion the potassium. oxides in the temperature range from 825 to 1025 0 C and at oder Unterdruck stattfindet.or negative pressure takes place. 7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeicnnet, daS die reaktion7. The method according to claim 1 to 6, characterized gekennzeicnnet, the reaction K2C2 + L2O ——> 2 Küli + 1/2 O2 (1)K 2 C 2 + L 2 O ——> 2 kills + 1/2 O 2 (1) bei einer Temperatur im Bereich von 25 bis 1250C unter Atmopphärendrucl; stattfindet.at a temperature in the range from 25 to 125 0 C under Atmopphärendrucl; takes place. -12--12- 309883/1081309883/1081 BADOMQiNALBADOMQiNAL 8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7f dadurch gekenn- ; zeichnet, daß man zur Zersetzung des im Kreisprozeß verwendeten Kaliumhydroxids Wärme zuführt. ;8. The method according to claim 1 to 7 f thereby marked ; draws that heat is added to the decomposition of the potassium hydroxide used in the cycle. ; 9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man die bei der Wasserzersetzung durch das im Kreisprozeß angewandte Kaliumperoxid auftretende iteaktionswärme abführt. . ;9. The method according to claim 1 to 8, characterized in that the in the water decomposition by the im Cyclic process applied potassium peroxide heat of reaction occurring leads away. . ; 10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man in den verschiedenen vorgenommenen iieaktionen das Kalium durch Natrium ersetzt, so daß Natriumhydroxid die Eolle des Kaliumhydroxids übernimmt und Natriumoxid bzw. Natriumperoxid an die Stelle des Kaliumoxids bzw. Kaliumperoxids treten.10. The method according to claim 1 to 9, characterized in that one in the various iieaktionen carried out the potassium is replaced by sodium, so that sodium hydroxide takes over the role of potassium hydroxide and sodium oxide or sodium peroxide take the place of potassium oxide or potassium peroxide. 11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie für diesen Zweck im wesentlichen Behälter für den thermischen und chemischen Austausch mit Iiückführleitungen für bestimmte Produkte aufweist.11. Device for performing the method according to one of claims 1 to 10, characterized in that for this purpose they essentially contain containers for thermal and chemical exchange with return lines for has certain products. 309883/1081309883/1081 LeerseiteBlank page
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