Fundstücke

Hier landen ein paar Texte, die sonst sicher vergessen werden.

25 Jahre Transistor

Schöne neue Welt?

Thermoelektrische Isotopenbatterie für Herzschrittmacher

Biobrennstoffzellen

Einfuhrsperre

Computerunterricht in Augsburg

Minireaktor für Satelliten

DDR-Widerstand?

25 Jahre Transistor

Weder die junge noch die ältere Generation kann sich heute die Elektronik ohne den Transistor denken. Je nach Altersgruppe stellt man dabei mit Erstaunen fest, daß der Transistor bereits — oder erst — das silberne Jubiläum feiert. Kurz nach Ende des Zweiten Weltkrieges bildeten die Bell Laboratories eine Forschungsgruppe für Festkörperphysik, die erst den Spitzentransistor, dann den Flächentransistor entwickelte. Für diese Arbeiten erhielten John Bardeen, Walter Brattain und William Shockley gemeinsam den Nobel-Physikpreis 1956. In dieser verhältnismäßig kurzen Zeit war die Bedeutung des Transistors bereits richtig eingeschätzt.
Der Zeitmaßstab der Weiterentwicklung hat sich so verkürzt, daß ein Rückblick auf 1948 historisch interessant ist und eine Vorhersage der Zukunft selbst im Zeitalter der Raumfahrt futuristisch erscheint. Gemeinsame Veranstaltungen der Institution of Electronic and Radio Engineers und der Institution of Electrical Engineers in London waren in beiden Richtungen lehrreich.
Jede Erfindung hat Vorläufer, deren Bedeutung nicht erkannt wurde oder für deren Verwirklichung noch keine geeigneten Technologien bestanden. Professor W. Gosling wies im IERE-Kolloquium darauf hin, daß die Geschichte der Halbleiter 1873 mit Brauns Veröffentlichung über die Gleichrichtereigenschaften von Bleisulfid- und Eisensulfidkristallen begann. Lillienfeld beantragte 1925 in Kanada Erteilung eines Patentes, dessen Ansprüche man heute für den Flächen-FET wählen würde. Es ist nicht bekannt, ob diese Erfindung verwirklicht wurde. Lillienfeld beschrieb jedoch 1927 in einer anderen Patentanmeldung einen bipolaren Halbleiter-Metall-Halbleiter-Transistor, woraus sich auf praktische Versuche schließen läßt.
Weitere Arbeiten von O. Heil (1934) sowie Holst und van Geil (Philips, 1936) müssen als Vorläufer betrachtet werden. Ebenso zeigen van-Geil-Patente von 1943 bis 1945 mehrlagige Konstruktionen für bipolare Elemente, in denen zwischen Halbleiterlagen eine 5 um dicke Polystyrolschicht vorgesehen war.
Die Zusammenarbeit zwischen Bardeen, Brattain und Shockley muß sehr eng gewesen sein. Der Punkttransistor entstand als Weiterentwicklung einer von Bardeen und Brattain veröffentlichten Arbeit. Beide Erfinder wurden stark von Shockleys Idee beeinflußt, daß die Leitfähigkeit eines Halbleiters durch ein elektrisches Feld moduliert werden kann.
Ein gutes Patent mußeine genaue Beschreibung der Arbeitsweise enthalten. Bei der Ausarbeitung mit einem Patentanwalt stellte Bardeen fest, daß man keine klare Vorstellung habe, wie die „Löcher“ vom Emitter zum Kollektor fließen. Die der Sperrschicht zuzuschreibende Bedeutung ließ sich auch nicht eindeutig festlegen. Shockley schlug zur Untersuchung der Oberflächenerscheinungen eine Struktur vor, die überraschenderweise als Transistor arbeitete. Der Flächentransistor war geboren.
Vom heutigen Standpunkt aus gesehen, erscheinen die 1948er Ereignisse in den Bell Laboratories wie eine Komödie von Irrungen. Trotz der verschiedenen Vorveröffentlichungen stolperte man von einem Fehlschlag zum anderen, bis sich fast zufällig ein praktischer Transistor ergab. Shockley selbst gibt zu, daß der Flächentransistor wahrscheinlich wenige Monate später von einem anderen Wissenschaftler entwickelt worden wäre, hätte er es nicht geschafft.
Auf typisch amerikanische Weise entwickelte Professor Shockley eine nagelneue Theorie, die er auch zum Titel seines Londoner Vortrags wählte: „Creative-failure Methodology“. Genau übersetzt heißt das „Methodologie des schöpferischen Fehlschlags“, und Professor Shockley erläuterte es wie folgt: Die Bell Laboratories führten grundlegende Forschungen aus mit dem Ziel, Röhren in Fernsprechsystemen zu ersetzen. Nach der Theorie waren die Fehlschläge im Verlauf der Forschung keine eigentlichen Rückschläge, da sie durch weitere systematische Untersuchungen der Oberflächenbeschaffenheit sowie der Wechselwirkung zwischen Grundlagen- und Anwendungsforschung zu einer praktischen Lösung des Transistorproblems führten.
Sollten Theorie und Erläuterung etwas gezwungen scheinen, so ist das auf die wachsende Exzentrizität des Professors zurückzuführen, die sich in den letzten Jahren auch in anderer Richtung bemerkbar gemacht hat.
Dieser etwas respektlose Rückblick soll jedoch nicht den Beitrag schmälern, den die Bell Laboratories durch Entwicklungsaufwand leisteten. Alle Fortschritte in der Röhrenentwicklung waren seit Erfindung der Katodenbeschichtung in der Geometrie der Elektroden zu suchen. Chemie, Physik und die vielen Zweige der Herstellungsverfahren waren jedoch beim Transistor in vielen Forschungsstätten und bei Firmen in aller Welt erforderlich, um eine Schranke nach der anderen zu durchbrechen.
Professor W. E. J. Farvis sprach in einem der IEE-Vorträge über den einschneidenden Einfluß der Festkörpertechnologie auf unsere Umwelt. Ganz abgesehen davon, daß Farbfernsehen ohne Transistor für die breite Masse der Bevölkerung unerschwinglich wäre, würden Computer für die Datenverarbeitung und ihre Terminals ohne integrierte Schaltungen zu groß und kostspielig werden.
Mondflug und Satellitenverkehr zwischen Kontinenten, Radar, Navigationshilfen, das Bildtelefon und Tastatur-Tonwahl, Implantation von Herzschrittmachern, die schluckbare Funkpille sowie moderne Hörgeräte und vieles andere mehr wurden erst durch die Transistortechnologie möglich. Dieses Vordringen der Elektronik in andere Sektoren förderte ein besseres Verständnis für die auftretenden Probleme zwischen Elektronik- und Elektro-Ingenieuren einerseits und den Mitgliedern der anderen Fakultäten andererseits.
Seit 1955 hat diese Entwicklung die Studienpläne weitgehend beeinflußt; es wird mehr Wert auf Grundlagenwissenschaft und Stoffkunde gelegt. Die Dozenten haben gelernt, daß Grundlagen sich schnell ändern können, und man ist sich bewußt, daß „die Phantasie von heute die Realität von morgen“ sein kann.

Ernst R. Friedlaender, C. Eng.

FUNK-TECHNIK 1973 Nr. 8

nach oben

Schöne neue Welt?

Gedanken von einem, der nachdachte

Mit der Fernsteuerung von Fernsehgeräten über Ultraschall soll es angefangen haben. Wie konnte man früher überhaupt ohne so etwas auskommen? Die Steuergeräte sind inzwischen zwar etwas komplizierter geworden, aber eigentlich nicht größer. Man kann sie bequem in die Tasche stecken. Dampfradio, Fernsehen, Bildplatte mit Stereo-, Quadro- oder Oktaphonie – warum sollte man sich darüber Gedanken machen; Lautsprecher sind überall, und wozu hat man einen Heimcomputer installieren lassen? Man kann natürlich durch Tastendruck ganz konkrete Wünsche äußern, aber der Computer erkennt auch schon aus den Impulsen die Stimmung seines Herrn und sucht dann von sich aus das richtige Programm heraus.

Viels ist sowieso schon langfristig- wie auch sonstige Termine – eingespeichert, manche Sendungen, wie beispielsweise Bonanza V, auf Jahre hinaus. Man kann natürlich alles auf einem Display, einem Flüssigkristall-Bildschirm, an der Wand erscheinen lassen und dann darüber endlos diskutieren.

Natürlich hat jeder so ein Ultraschall-Steuergerät. Das von Daddy ist das komplizierteste. Das ist nicht wegen der familiären Hackordnung, nein, darüber ist man längst hinaus. Aber es ist bequemer, wenn nicht jeder alles können muß. Es hat da schon einige Unfälle gegeben. So kam der Rasenmäher vor nicht langer Zeit außer Kontrolle. Er fuhr davon und richtete einiges Durcheinander im Straßenverkehr an. Es ist schon besser, wenn Daddy einige Dinge allein macht. Er stöhnt zwar manchmal über alle seine Pflichten, aber in Wirklichkeit fühlt er sich sehr wohl am Steuerpult des Familienlebens.

Über ultraschallgesteuerte Gegensprechanlagen kann natürlich jeder mit jedem sprechen, gleichgültig, ob er sich im Schwimmbad oder sonstwo aufhält. Man kann entweder die einzelnen Räume oder auch die einzelnen Personen direkt anwählen, wobei in deren Steuergeräten ein Piep ertönt. Man braucht sich natürlich auch nicht aus dem Sessel zu erheben, um Telefongespräche zu führen, um die Wagen der Familienangehörigen unterwegs zu erreichen oder um sich die Kontostände auf der Bank durchsagen zu
lassen.

Von.der Terrasse hat man einen herrlichen Blick auf den See mit vielen Segelbooten. Daddy kann gar nicht verstehen, daß viele Leute ihre Boote noch selbst besteigen. Man kann sie doch fernsteuern. Es macht viel mehr Spaß, vom häuslichen Sessel aus den Motor anzulassen, das Ruder zu legen und die Segel hochgehen zu lassen. Wie stolz sieht das Schiff aus der Ferne aus! Daddys Steuergerät hat auch eine Sensortaste, über die regelmäßig der Blutdruck gemessen wird. Man will ja schließlich wissen, wann der Herzinfarkt zu erwarten ist. Unerklärlicherweise kommt er aber immer etwas früher als in früheren Zeiten. Gr.

FUNK-TECHNIK 1973

nach oben

Thermoelektrische Isotopenbatterie für Herzschrittmacher

In den Erlanger Forschungslaboratorien von Siemens ist zur Zeit die erste in Deutschland entwickelte Energiequelle für einen Herzschrittmacher in Betrieb, die die Zerfallsenergie eines radioaktiven Isotops nutzt. Mit diesem funktionsfähigen Labormodell konnten die vorausberechneten Werte experimentell bestätigt werden. Nach Beendigung der Erprobung sollen derartige Isotopenbatterien in Herzschrittmachern der Siemens-Tochtergesellschaft Elema-Schönander verwendet werden.

Der Vorteil dieser thermoelektrischen Radionuklidbatterien gegenüber konventionellen elektrochemischen Batterien ist die erheblich größere Lebensdauer. Mußten bisher die Geräte etwa alle zwei Jahre operativ durch neue ersetzt werden, so wird von den mit Kernenergie versorgten Schrittmachern eine mindestens zehnjährige Funktionstüchtigkeit erwartet. Das vermeidet für den Patienten in diesem Zeitraum die Unannehmlichkeit weiterer Operationen und entlastet gleichzeitig den Klinikbetrieb. Zur Zeit werden jährlich etwa 60000 neue Herzschrittmacher auf der Welt implantiert. Diese Zahl wird in Zukunft noch beträchtlich ansteigen.

Die Energiequelle der thermoelektrischen Radionuklidbatterie ist Plutonium 238. Es wird von der Gesellschaft für Kernforschung gewonnen und in Zusammenarbeit mit der Firma Alkem in strahlendichte Kapseln sicher eingeschlossen. Das Isotop Plutonium 238 ist ein reiner Alpha-Strahler mit einer günstigen Energiedichte. Die Halbwertzeit beträgt 86 Jahre. Reine Alpha-Strahler bieten den Vorteil, daß ihre Strahlung schon von einer relativ dünnen Metallschicht vollkommen absorbiert wird. Für die geforderte elektrische Leistung der Batterie von etwa 200 µW ist eine thermische Leistung von 100 FmW erforderlich, wozu 200 Milligramm Plutonium 238 benötigt werden. Diese Menge wird in einer Kugel von 10 mm Durchmesser untergebracht.

Die beim radioaktiven Zerfall des Plutoniums freiwerdende Energie, führt zur Erwärmung der Kapsel auf etwa 100°C. Diese Wärmeenergie wandeln Thermoelemente in elektrische Energie um. Dabei wird das Temperaturgefälle zwischen Kapseloberfläche und Körpertemperatur ausgenutzt. In den Erlanger Forschungslaboratorien von Siemens wurde dazu ein Verfahren entwickelt, bei dem die Thermoelemente auf dünne Polyimidbänder aufgedampft werden. Auf einem Meter Band sind etwa 700 Elemente als fortlaufender Mäander untergebracht. Die Thermoelementschenkel bestehen abwechselnd aus P- und N-leitendem Halbleitermaterial. Die Bänder werden zu kleinen Spulen aufgewickelt und mit der Plutoniumkapsel verklebt. Die Stirnseiten der Wickel sind die Heißbeziehungsweise Kaltseiten des Systems. Ein Wickel mit 700 Elementen liefert unmittelbar die geforderte Lastspannung. Durch Parallelschalten von zwei Wickeln erhält die Miniaturbatterie zusätzliche Sicherheit, so daß selbst bei Ausfall eines Wickels noch genügend Energie zur Verfügung steht. Die Arbeiten werden vom Bundesministerium für Bildung und Wissenschaft gefördert.

FUNK-TECHNIK 1972 Nr. 9

nach oben

Biobrennstoffzellen

Eine weite Verbreitung hat inzwischen der künstliche Herzschrittmacher1 gefunden. Rund 3000 Menschen je Jahr erkranken allein in der Bundesrepublik an einer dauernden oder zeitweiligen Unterbrechung der Reizleitung im Herzen. Der im Körper des Patienten implantierte Herzschrittmacher übernimmt in diesen Fällen die Lieferung des Reizimpulses, der das Herz zu normaler Pumpfunktion anregt. In der bisherigen Technik werden als Stromquellen elektrochemische Primärzellen groBer Lebensdauer verwendet. Die Häufigkeit der Auswechseloperationen ist von der sicheren Funktion dieser Zellen abhängig.

Es besteht nun der dringende Wunsch, Stromquellen zu entwickeln, deren einwandfreie Funktion über mehrere Jahre gewährleistet ist. Dazu gibt es verschiedene Ansätze im Stadium der Forschung und Entwicklung.

Elektrochemiker in den Erlanger Forschungslaboratorien von Siemens bemühen sich zur Zeit, mit „offenen Zellen“ zum Ziel zu kommen. Damit sind Zellen gemeint, die nicht wie bisher im Herzschrittmacher eingekapselt sind, sondern deren Elektroden mit dem Gewebe in Berührung stehen und in denen die Gewebsflüssigkeit als Elektrolyt dient. Wenn man als negative Elektrode ein unedles korrodierendes Metall, zum Beispiel Aluminium, vorgibt und die positive Elektrode als sauerstoffverzehrende Elektrode ausbildet, dann spricht man von biogalvanischen Zellen. Ihr Energieinhalt ist jedoch durch die vorgegebene Menge des Metalls stets begrenzt. Der Sauerstoff dagegen, der im durchbluteten Gewebe ständig nachgeliefert wird, würde eine unbegrenzte Funktion sichern.

Eine konsequente Weiterführung stellt der Zellentyp dar, in dem auch an der negativen Elektrode körpereigene Substanz — die Glucose — verzehrt wird. Vom Prinzip her ist dieser Zellentyp so lange funktionsfähig, wie das Gewebe normal durchblutet wird. Der Verwirklichung dieser Konzeption der Biobrennstoffzelle stellen sich jedoch große Schwierigkeiten entgegen. Sowohl das Oxydationsmittel Sauerstoff als auch der biologische Brennstoff Glucose sind in der Lösungsphase enthalten. Die Elektroden haben nun die Aufgabe, nur jeweils einen Partner umzusetzen. Eine Möglichkeit, die sich hier bietet, besteht darin, die Elektroden mit selektiven Katalysatoren auszustatten.

Alle mit dem Körper in Berührung kommenden Bauteile der Zelle und die Produkte der Zellenreaktion müssen ebenso wie die Ausbildung eines zu starken Bindegewebes vermieden werden. Zu starke Bindegewebsschichten würden den Antransport der Reaktionspartner sowie die Abgabe der Reaktionsendprodukte behindern und damit den Zellenstrom begrenzen.

Während mit biogalvanischen Zellen bereits Tierversuche laufen, befinden sich die Arbeiten an der Biobrennstoffzelle noch im Forschungsstadium. Den derzeitigen Stand demonstrierte eine in Hannover von Siemens ausgestellte „in vitro“ arbeitende Glucose-Sauerstoff-Zelle. Die Zelle besteht aus katalytisch aktiven Elektroden, die eine angepaßte poröse Struktur haben. Die Elektroden sind voneinander und auch nach außen durch hydrophile Membranen abgeschirmt. Die Membranen haben die Aufgabe, großmolekülige Substanzen, die den Elektrodenprozeß verhindern, von den aktiven Stellen des Katalysators fernzuhalten, dagegen den Transport der Reaktionspartner nicht zu unterbinden. Gleichzeitig sollen sie die Körperreaktion verringern, die beim direkten Kontakt mit der Elektrode untragbar wäre. Die Zelle taucht in eine Lösung, die nach ihrem pH-Wert sowie ihrer Glucose- und Sauerstoffkonzentration der Körperflüssigkeit nachgebildet ist. Die von der Zelle erzeugte elektrische Energie versorgtüber einen Gleichstromwandler den Herzschrittmacher, der die Reizimpulse liefert, die dem Herzmuskel zugeführt werden.

Die Modellzelle hat 12 cm2 große Elektroden und liefert in der Phosphatpufferlösung von pH7, die Glucose in physiologischer Konzentration enthält und luftgesättigt ist, bei 37 °C und 0,5 V etwa 100 µW. Diese Leistung reicht zum Betrieb der Reizelektroden aus. Eine Erhöhung der Ausgangsleistung kann sowohl durch Vergrößern der Elektrodenfläche als auch durch Erhöhung der katalytischen Aktivität der Elektroden erfolgen. Die nächsten Versuche werden sich auf die Sicherung des Langzeitbetriebes und auf die Vergiftungsunempfindlichkeit zu konzentrieren haben, bevor dieser Zellentyp im Tierversuch unter biologischen Bedingungen getestet wird.

1) Beck ,H.: Elektronische Stimulation. Funk-Techn. Bd. 27 (1972) Nr.7, S. 229-232

FUNK-TECHNIK 1972

nach oben

Niederländische Einfuhrsperre für japanische Rundfunk- und Fernsehgeräte

Die außerordentliche Zunahme von Einfuhrgenehmigungs-Anträgen für Rundfunk- und Fernsehgeräte japanischer Herkunft hat das niederländische Wirtschaftsministerium veranlaßt, diese Einfuhr vorerst zu sperren und keine Einfuhrgenehmigungen mehr zu erteilen. Allein im Februar dieses Jahres überstiegen die Einfuhrgenehmigungs-Gesuche die Gesamteinfuhr des Jahres 1972.

FUNK-TECHNIK 1973

nach oben

Computer gibt Schulunterricht

Im Dialog mit einer Datenverarbeitungsanlage lernen jetzt Schüler im Augsburger „Gymnasium bei St. Anna“ ihre Lektionen. Die Zentralstelle für Programmierten Unterricht an bayerischen Gymnasien will damit erproben, wie das von Siemens entwickelte Lehrsystem in Gymnasien sinnvoll eingesetzt werden kann.

Beim computerunterstützten Unterricht hat jeder Schüler eine Datensichtstation vor sich; mit Hilfe der zugehörigen schreibmaschinenähnlichen Tastatur führt er den Dialog mit dem Computer. Dabei kann der Schüler selbst den Ablauf des Unterrichts individuell, entsprechend seinem jeweiligen Lernvermögen, mitgestalten. Er fordert von der Rechenanlage die gewünschte Lektion an und bestimmt – je nach Können und Wissen – das für ihn richtige Lerntempo und die notwendige Anzahl der Lehrschritte. „Mogeln“ ist dabei ausgeschlossen, denn an Hand von Übungen und Kontrollfragen, die der Schüler beantworten muß, erkennt die Anlage, ob er tatsächlich mitkommt. Außerdem soll der Schüler angeregt werden, aus eigenem Antrieb die elektronische Datenverarbeitung als Hilfsmittel zur Lösung vielfältiger Probleme heranzuziehen und selbständig damit zu arbeiten. So lassen sich beispielsweise auch naturwissenschaftliche Experimente simulieren.

Bei seinen Dialogen mit der Anlage kann der Schüler normale, frei wählbare Begriffe verwenden. Die von Siemens entwickelte Autorensprache Lidia (Lernen im Dialog) ermöglicht diesen einfachen Umgang mit dem Rechner.

In dem Augsburger Gymnasium ist zunächst ein Klassenzimmer mit 17 Datensichtstationen eingerichtet worden. Klassen aus verschiedenen Altersstufen haben hier – vorwiegend in Mathematik und den naturwissenschaftlichen Fächern – computerunterstützten Unterricht, der in den normalen Unterricht integriert ist. Die erforderlichen Lehrprogramme für den Computer werden von den Lehrkräften selbst geschrieben. Besser als beim mündlichen Vortrag hat der Lehrer hier eine genaue Kontrolle, wie seine Darstellung ankommt. An Hand ständiger Zwischenfragen, die jeder Schüler der Rechenanlage beantworten muß, und des individuell gewählten Lerntempos sieht der Lehrer, an welchen Stellen seine Programme noch verbessert werden müssen. Außerdem hat der Lehrer dadurch jederzeit einen optimalen Überblick über die Leistung jedes einzelnen Schülers.

Die Rechenanlage, eine „4004/45“ mit zur Zeit 65 KByte Kernspeicherkapazität, die alle angeschlossenen Datensichtstationen bedient, steht ebenfalls im „Gymnasium bei St. Anna“. Von der Größenordnung her ist sie in der Lage, zusätzlichnoch Verwaltungsaufgaben im schulischen Bereich zu übernehmen, zum Beispiel das Erstellen von Stundenplänen, die Berechnung von Noten sowie das Schreiben von „Blauen Briefen“ und Zeugnissen. Es muß aber nicht jede Schule, die den computerunterstützten Unterricht einführen will, einen eigenen Computer haben. Mit Hilfe der Datenfernverarbeitung können die Datensichtstationen in der Schule auch über größere Entfernung hinweg an ein beliebiges Rechenzentrum angeschlossen werden.

FUNK-TECHNIK 1972

nach oben

Incore-Thermionik-Reaktor erzeugt elektrische Energie im Weltraum

Zum Betrieb von großen Nutzsatelliten und anderen Raumflugkörpern ist eine ausreichende Versorgung mit elektrischer Energie unerläßlich. Für größere wissenschaftliche Satelliten, bemannte Raumstationen und Mondbasen, für Raumsonden mit elektrischen Marschtriebwerken sowie für stationäre Satelliten und für die Direktstrahlung von Rundfunk- und Fernsehprogrammen werden elektrische Leistungen im Bereich von 20 kW und darüber benötigt. Leistungen dieser Größenordnung lassen sich jedoch mit den herkömmlichen Mitteln nicht mehr wirtschaftlich bei den geringen erforderlichen Leistungsgewichten erzeugen.
Nach dem heutigen Stand der Technik können dagegen in diesem Bereich für Reaktoren, die mit thermionischen Energiewandlern ausgerüstet sind, niedrige Leistungsgewichte erwartet werden. Vorteilhaft ist es dabei, die Thermionik-Elemente mit den Brennelementen des Reaktors zu kombinieren. Dieses Incore-System erlaubt es, den Reaktor bei einer relativ niedrigen Kollektortemperatur zu betreiben, so daß auf diese Weise viele schwierige technologische Probleme vermieden werden.
Das thermionische Wandlerelement selbst besteht aus einem Molybdänkörper, der zehn Bohrungen zur Aufnahme des Kernbrennstoffes enthält. Auf diesem Körper ist eine Wolframschicht aufgebracht, die unter dem Einfluß der bei der Kettenreaktion freiwerdenden Wärme Elektronen emittiert (Emitter). Diese Elektronen werden von einem zweiten, gekühlten Rohr (dem Kollektor), das den Emitter umgibt, eingefangen. Die größere Elektronenaustrittsarbeit des Emitters im Vergleich zum Kollektor und die kinetische Energie der austretenden Elektronen erzeugen eine Potentialdifferenz. Diese Spannung bewirkt in einem angeschlossenen Verbraucherkreis einen Strom. Im Reaktor selbst wird also ohne mechanisch bewegte Teile unter Ausnutzung des thermionischen Effektes elektrische Energie erzeugt. Umfangreiche Studien und experimentelle Arbeiten, die in den vergangenen
sechs Jahren bei den Firmen BBC, Interatom und Siemens durchgeführt wurden, konzentrierten sich auf einen kleinen metallhydrid moderierten Leistungsreaktor, der mit hoch angereichertem Uran als Brennstoff und flüssigem Natrium als Kühlmittel arbeitet. Der Reaktorkern selbst ist nur 45cm hoch und hat einen Durchmesser von etwa 35cm. In seinem Inneren sind 19 thermionische Brennstäbe untergebracht, die eine verhältnismäßig
komplizierte innere Struktur aufweisen. Jeder dieser Brennstäbe enthält sieben Cäsium-Wandlerzellen von 5,4cm Länge mit einem Emitterdurchmesser von 2cm. Sie werden auf der Emitterseite mit 1500 bis 1700 °C betrieben und auf der Kollektorseite mit flüssigem Natrium auf 550 bis 650 °C gekühlt.
Da die 19 Brennstäbe nicht ausreichen, um den Reaktor „kritisch“ zu machen, das heißt die Kettenreaktion auszulösen und in Gang zu halten, ist der thermionische Innenkern von einer homogenen Mischung von Spaltstoff und Moderator, der sogenannten Treiberzone, umgeben. Diese Treiberzone enthält nur wenig Strukturmaterial und ermöglicht es, den Reaktor klein zu halten. Außen ist der gesamte Kern von einem Beryllium-Reflektor umgeben, der ausschwenkbare Segmente zur Regelung des Reaktors enthält. Das Gesamtgewicht des Incore-Thermionik-Reaktors wird etwa 550 kg betragen, worin 15 kg Uran 235 als
Spaltstoff enthalten sind.
Es ist geplant, einen terrestrischen Prototyp dieses Reaktors in der Bundesrepublik zu bauen. Eine geeignete Versuchsanlage soll auf dem Gelände eines Kernforschungszentrums errichtet werden. Für Entwicklung und Bau werden etwa 5 Jahre benötigt.

FUNK-TECHNIK 14/1968

nach oben

nach oben

Loading