174984. lajstromszámú szabadalom • Üzemeljárás magas hőmérsékletű vegyi reakcióknak reaktorban való lefolytatására és az üzemelhjáráshoz használható reaktor
17 174984 18 hasonló módon a 101c tartótestbe vannak befogva. A csőszerű, alumíniumoxid anyagú 102a-102c távtartók egyrészt központosítják a porózus 61 reaktorcsövet, másrészt megosztják a három áramkört. Főként a 2B. és 4. ábrákon látható, hogy a 100a-lOOf hevítő elektródok a másik végükkel rézből levő 104 gyűjtősín-rúdelektródhoz csatlakoznak. Bár több 104 gyűjtősín-rúdelektród van alkalmazva, a könnyebb áttekintés kedvéért ezek közül a 4. ábrán csupán egyet tüntettünk föl. Valamennyi 104 gyűjtősín-rúdelektródnak fenoltartalmú 105 karimája, valamint kerámia anyagú 106 szigetelőteste van. A 104 gyűjtősín-rúdelektródot vízzel hűtjük, amelyet 107 belső csatornában cirkuláltatunk. A vizet 108 bebocsátónyíláson keresztül tápláljuk be és 109 kibocsátónyíláson át vezetjük ki. A 104 gyűjtősín-rúdelektródhoz 110 elektromos csatlakozó van erősítve. A 70 nyomástartó edényből valamely közeg kiszivárgásának meggátlására politetrafluoretilén anyagú 111 tömítés szolgál. A vázolt elektromos rendszer háromfázisú energiaforráshoz különösen alkalmas. Szükség esetén természetesen más rendszerek is alkalmazhatók. A porózus 61 reaktorcső közvetlenül, elektromos ellenállással is hevíthető, amely esetben a 100a—lOOf hevítő elektródok elmaradhatnak. A hevítő szerkezet hőleadásának hatékonyságát molibdén anyagú 120 hőpajzs alkalmazása révén fokozhatjuk, amely a „fekete testként viselkedő üreg” záró felületét alkotja és a 100a— lOOf hevítő elektródokból származó elektromágneses sugárzást a 61 reaktorcső felé reflektálja. Mivel a 120 hőpajzs a hőt inkább reflektálja, mint átadja, ezért szigetelőtestként hat és bármilyen olyan anyagból készíthető, amely a 100a—lOOf hevítő elektródok által kibocsátott hő hatásával szemben ellenálló és reflektálni tud. A 120 hőpajzs a 70 nyomástartó edényen belül, a 100a—lOOf hevítő elektródokon kívül, henger alakban helyezkedik el. Előnyösen derékszögű négyszög keresztmetszetű szalaganyagból készül, amely — a 2C. ábra alsó részén látható módon - spirál alakú menetek révén képzett tekerccsé van kialakítva. Ez a kialakítás lehetővé teszi, hogy a semleges hatású, védőréteget képező gázt a 83 bebocsátócsövön át tápláljuk be és ez a 85 közbenső téren keresztül szabadon cirkuláljon. Az 1. ábrán látható reaktorral kapcsolatban ismertetett módon szükség esetén itt is sugárzáselnyelő közeg vagy más, reakciót megindító eszköz használható. A sugárzáselnyelő közeget 121 csövön keresztül tápláljuk be a 65 reaktorkamrába. Itt is alkalmazható a reakcióterméket hűtő 125 hűtő szerkezet, amely a már ismertetetthez hasonló vagy ettől eltérő kialakítású lehet. Ennek feladata a nem kívánt reakciók megindulásának megakadályozása, ami azáltal érhető el, hogy a reakciótermékeket keletkezésük után azonnal lehűtjük. A találmány szerinti reaktor második példaképpeni kiviteli alakjának az első kiviteli alakhoz viszonyítva előnyös tulajdonsága, hogy a másodiknál a semleges hatású folyadékszerű közegből álló védőréteg anyagát sugárirányban befelé vezetjük a 65 reaktorkamrába, ezzel szemben az első kiviteli alaknál ez az anyag tengelyirányban áramlik be a 17 reaktorkamrába. Az első kiviteli alaknál létrehozott lamináris áramlás csak aránylag rövid útszakaszon tartható fenn, ami után turbulencia, keveredés lép föl és ez a védőréteg egyformaságát megszünteti. Mivel a védőréteg anyagának sugárirányú betáplálásánál nincs szükség lamináris áramlásra, ezért sokkal nagyobb tengelyirányú hosszúságú reaktorkamrák építhetők. A kellő áramlás biztosításához a második kiviteli alaknál csak arról kell gondoskodni, hogy a semleges hatású folyadékszerű közeg nagyobb nyomáson legyen, mint a reagens áramban levő nyomás. így könnyen megakadályozható, hogy a reagensek és/vagy reakciótermékek a 61 reaktorcső falához jussanak. Ez a körülmény a reaktor második kiviteli alakját nagyüzemi alkalmazásra az elsőnél alkalmasabbá teszi. A két kiviteli alak között további eltérés, hogy az 1. ábra szerinti 11 reaktorcsövet kényszerhűtéssel üzemeltetjük, ezzel szemben a 2A.-2C. ábrák szerinti 61 reaktorcsövet 2979 °C-ot meghaladó hőmérsékletre fűtjük és ezen a hőmérsékleten vagy hasonlókon üzemeltetjük, például akkor, ha anyaga porózus tóriumoxid. Bár a hideg falban hő által okozott feszültségek nincsenek és a nyomásoknak jobban ellenáll, a fölhevített 61 reaktorcső falára sem hat nagy nyomás. Az erre ható nyomás csak a folyadékszerű védőréteg anyagának reaktorcsövön kívüli nyomása és a reagens áramában levő nyomás különbségéből származó nyomás. A nyomást a 70 nyomástartó edény rozsdamentes acél anyagú fala fogja föl, amely falat 87 hűtőcső hűti, tehát a falban hőfeszültségek nincsenek. Mindebből következik, hogy az olyan tűzálló anyagok, amelyek nagyobb hőmérsékleteket tudnak elviselni károsodás nélkül, mint azok az anyagok, amelyeket reaktorfalként a hagyományos konvektiv reaktorokban alkalmaznak, találmányunknál alkalmazhatók és ezért találmányunknál rendkívül magas hőmérsékleten végbemenő reakciók is végezhetők. Ilyen anyagok például a szén és a tóriumoxid. A találmányunk szerinti reaktor kialakítható az ismertetett előző két reaktor kombinációjából is. E harmadik kiviteli alaknál a reaktorcső olyan porózus anyagból készíthető, amely a sugárzást lényegében átbocsátja. A fal anyagaként porózus kvarc, porózus üveg-fritt és porózus zafír alkalmazható. A semleges hatású, a sugárzást lényegében átbocsátó folyadékszerű közeg a porózus reaktorfalon át sugárirányban vezethető a reaktorkamrába. E kiviteli alaknál tehát nincs tengelyirányú, lamináris áramlás - mint az első kiviteli példánál ismertettük -, azonban a sugárzó energiát itt is úgy fejleszthetjük, gyűjthetjük és táplálhatjuk a reaktorkamrába, mint az első példaképpeni kiviteli alaknál. A harmadik kiviteli alaknál az első kiviteli alakkal elérhető nagyobb fajlagos teljesítményt és a második kiviteli alakkal elérhető sugárirányú közeg-betáplálást kapjuk. Ennek ellenére a technika mai fejlettsége mellett nagyüzemi alkalmazásra a második kiviteli alak a legalkalmasabb, mert sugárzó energiaforrása szokásos elektromos ellenállás fűtésből származik, és ezért a második kiviteli alak egyszerűbben kezelhető és üzemeltethető. Ezenkívül a második kiviteli alak szerinti reaktor segítségével valamennyi kívánt művelet és reakció csupán azáltal végrehajtható, hogy a reagenseknek reaktorkamrában való tartózkodási idejét megfelelően beállíljuk. így a második kiviteli alak kisebb fajlagos teljesítőképességét gyakorlatilag kiegyenlítjük. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 9
