M Ó R A LÁSZLÓ*
BRÓDY IMRE ÉS A KRIPTONPROGRAM
Bevezetés 1991-ben ünnepeltük Bródy Imre (1891—1944) születésének centenáriumát. Neve, mint a kriptonlámpa feltalálója él a köztudatban, ezért a megemlékezések a szokott módon méltatják tevékenységét. A közleményekben ugyanis néhány mon dattal utalnak a lámpához szükséges kriptongáz hazai előállítására, pedig szakér tők szerint ez legalább oly jelentős technikai alkotás, mint a kriptonégő. Ezért szükségesnek tartjuk, hogy egy belső használatra kiadott korabeli dokumentum (1) alapján megismertessük a kriptongáz levegőből történt hazai előállításának alapelvét, és az Egyesült Izzólámpa és Villamossági Rt, közismert nevén Tungs ram, 1937-ben e célra létesült ajkai kriptongázgyárának technológiáját. Előbb azonban röviden vázoljuk e munkák irányítójának, Bródy Imrének pályafutását, mert a műszaki alkotásoknál is meghatározó a feltaláló személyisége. Bródy
Imre
tanulóévei
Bródy Imre nem csupán szakmailag jól felkészült fizikus, tehetséges kutató elme, hanem a humán tudományok iránt is érdeklődő, nagyszerű emberi tulaj donságokkal megáldott egyéniség volt. 1891. dec. 23-án született Gyulán, család ja oldalágon rokonságban állott Bródy Ernő országgyűlési képviselővel és Bródy Sándor íróval. A z elemi iskolát és a polgári iskola első osztályát Bródy Imre szü lővárosában végezte, majd tanulmányait Aradon folytatta a líceum űj épületében működő főgimnáziumban (1902-1909). Fizikát, régi nevén „természettant", csak a V I I . osztályban kezdett tanulni, első tanára Szavcsuk József az iskola ezer darabból álló fizikai szertárának őre. Tapasztalt pedagógus, aki a budapesti középipartanodában, majd felső iparisko lában tanított, és onnan került vidékre. A j ó tanár és a Szíjártó Miklós-féle kí sérleti fizika tankönyv felkeltette érdeklődését, erre vall, hogy az iskolai önképzőkörben szabad előadást tartott az atom, ion, molekula, elektron fogalmá ról. Á gimnáziumot befejező osztályvizsgán is a fizikából, a fizikai gyakorlatok ból, mennyiségtanból, továbbá irodalomból és történelemből is jeles érdemjegyet kapott. Később többször említette kollégáinak, hogy már V I I . gimnazista korában ismerte Planck termodinamikával foglalkozó könyvét. A jól sikerült érettségi után a budapesti tudományegyetem bölcsészkari ma tematika-fizika szakon tanult, ahol olyan kiválóságok oktatták mint Eötvös L o » 1 0 1 6 Budapest, Gellérthegy u. 20.
1. Bródy Imre (1891—1944)
ránd, Zemplén Győző, Klupathy Jenő fizika, Fejér Lipót matematika, Buchböck Gusztáv kémia professzorok. Egyetemi tanulmányait befejezve középiskolai t a n á ri oklevelet szerzett (1915) és a fővárosi V m . ker.-i Német utcai polgári iskolá ban helyezkedett el mint fizikatanár. Emellett szorgalmasan bejárt az egyetem elméleti fizika tanszékére és 1918. jún. 13-án bölcsészdoktori oklevelet szerzett az „Egyatomos ideális gázok chemiai constansának elméleti meghatározása" c. disszertációjának megvédésével. Értekezésében elsőnek számította k i kvantumel méleti alapon az egyatomos gázok kémiai konstansát. Értékét mutatja, hogy az M T A m . osztályának 1917. okt. 15-i ülésén bemutatták és az M T A Matematikai és Természettudományi Értesítőjében is közreadták (36. köt. 1918). A doktori szigorlaton tudását Eötvös Loránd, Fröhlich Izidor, Buchböck Gusztáv és Fejér Lipót egyaránt summa cum laude (kitüntetéssel) jutalmazták. Disszertációjában a kémiai konstans elméleti meghatározása eddigi sikerte len kísérleteinek (Sackur, Tetrode, Keesom, Lentz, Sommerfeld stb) vázolása után rátért egy egyatomos gáz entrópia konstansának kiszámítására. A Bohr-féle kvan tumhipotézis felhasználásával és kvantumstatisztikai alapon az entrópia Boltz-
ALMAS AC CELEBERRIMA?,
REGIAS
SCIENTIAROM UN 1 VERS IT ATIS HUNCARICAE
B ö D A PRST1N EHSIS
Facultas Philosophica.
Magnifiée Domine Rector! Dominus
(/^^ri -^y
¿Z*h^*t-¿c~c-~
oriundus J
S*-f %..m.
annortim superatis examinions
religionis
rigidioribus in honores Doctoris Philosophiae
promoveri
petit. Cum aulcm Ordo Philosophorum supplicantem
tamquani
laude
subsicivis
studiis l ü c -
approbaverit, p r o m o v c n d i
HHHH—Lajul e
s ti m ma
cu m
causa eiindem, pro incunibente mihi
munere, ea qua par est observantia, hisce propono et actus huius acadcmici terminum praefigi oro. Magnificentiae Vestrae Budapestini, die
191 2 humillimus servus
Promovebitur die.. ^ Ordims rhilosofniorum \ \ A ^ Decanus.
2. Bródy „summa cum laude" bizonyítványa (1918)
mann-féle valószínűségi megfogalmazásából megállapította, hogy az egyatomos ideális gázok kémiai konstansa (a), a molekulasúly (M), vagy ami itt ezzel egyen lő, az atomsúly logaritmusának lineáris függvénye ahol o=K+
í = li?logií
+
log M,
f
l o g ^ r
(Itt R az univerzális gáz-állandó, N molnyi mennyiségben a molekulák száma, h a Planck-állandó.) Dymódon nyert érték — Bródy megállapítása szerint — pon tosan egyezik a kísérletek eredményeivel a méréshibák határain belül, mint ezt Nernst vizsgálatai is mutatják (2). A disszertáció lényegét azért foglaltuk össze, mert ma már kevésbé ismert, a megemlékezések is megfeledkeznek róla. (A Ma gyar Életrajzi Lexikonban (1. köt. 1967.) pedig Bródy értekezésének címében „egyetemes (!) gázok" szerepelnek, mai napig nem történt meg a hiba helyesbíté se az újabb kötetekben.)
EGYATOMOS 11 >EÁLIS (1ÁZAK (WI EMI AI (:ONSTA\S \NA K E L M É L E T I ME( 1 HATÁRí)ZÁSA HÖLCSÉS/.KIDOKTOIU
KKTEKK/KS.
Hl I 1 A P K S T I KIII. MAI.VMi T I 1 « >M i \ VI GM T I M tW(I .tlNÍS/l • I I KAKÁIM)/ HENVI .ITOTTA
I1RODY IMHIv
Különlenyomat
a M
Természrítiiilimmityi
Tn
M-illuni'tlihii
XXXVI.
LiiMrlmL
m'DAI'KS'l" I H A \ M . I N i \itst l . t l V U i M I H J i
3. A doktori disszertáció címlapja (1918)
Az anyag kinetikai elmélete és a vele rokon termodinamika lett az elméleti fizikának az a területe, melyen későbbi sikereit aratta. Ezeket elősegítette a göttingeni egyetemen Max Born professzor tanársegédjeként töltött két év (192122), tanulmányairól és az itteni közös munkáiról a Zeitschrift für Physik-ben számolt be. A későbbi Nobel-díjas M . Born mellett megismerkedett a fizika legú jabb eredményeivel, amelyeket azután itthon kamatoztatott. Betegsége miatt ugyanis hazatért és Pfeifer Ignác nyjnűegy. tanár, a Tungs ram kutatóintézetének igazgatója meghívására belépett 1923. jún. l-jén a gyár újonnan létesült kutatólaboratóriumába. I t t azt a feladatot kapta, hogy azt kutas sa, miként lehet jobb izzólámpát gyártani. A munka kapcsán az elméleti fizikus Bródynak kialakult tehetségének másik oldala, műszaki alkotói érzéke. E képes ségére m á r 1924-ben felfigyelt Pfeifer, amidőn Bródynak az izzólámpák hőmér sékletének j a v í t á s á r a kidolgozott j a v a s l a t á t (Die Neudimensionierung der Vacuumlampen) igen jónak találta és magához vette a következő megjegyzéssel: „Von Herrn dr. Bródy habe ich nur diesen Bericht erhalten. Pfeifer". A kutatók jelentéseiket, levelezésüket németül írták a Tungsramban, csak a 30-as évek k ö zepén tértek át magyarra (3). Pfeifer látva irodalmi tájékozottságát megbízta Bródyt a kutatóintézeti könyv tár felügyeletével és a megrendelt 70 külföldi folyóirat szakcikkeinek referálásá val. A könyvtárat a kutatók meüett a gyár mérnökei, szakmunkások is felkeresték, részükre Bródy tájékoztató információs feladatot végzett. A róla írt ismertetés ben e ténykedéséről sem esett szó, és azt sem említik, hogy Benedek Marcell szer kesztésében 1927-ben megjelent Irodalmi Lexikon-ban Bródy ismertette a nagy magyar fizikusok — Eötvös, Hevesy, Jedlik, Kármán, Zemplén Győző és m á sok — életrajzát. Tevőlegesen részt vett a Magyar Kémikusok Egyesülete és a Magyar Elektrotechnikai Egyesület életében; előadásokat tartott, közreműködött az egyes szakbizottságokban, így pl. a villamoslámpák szabványainak elkészítésé ben. A z egyetemekkel is kapcsolatot tartott: a híres Ortvay-kollokviumokon pél dául 1929-ben a kvantummechanikáról rendezeti sorozatban Wigner Jenő, Teller Ede, Neumann János, Schay Géza társaságában Bródy Imre is előadást tartott a „Fémek elektronelmélete" címmel. A műegyetem fizikusaival pedig közösen v é gezték az NO-molekula vizsgálatát, melyet Pogány Béla professzor az M T A DX osztályán 1931. jan. 12-én bemutatott. A kriptonlámpa
feltalálása
1929-ben kezdte el azokat a kísérleteket, melyek a kripton töltésű izzólámpák feltalálásához, majd a lámpákhoz szükséges kriptongáz előállításához vezettek. E munkák összességét nevezték a Tungsramban kriptonprogramnak, melynek motor ja, kulcsembere kezdettől fogva egészen élete végéig Bródy volt. A kriptonlámpakutatásokról több közleményt írtak, köztük a leghitelesebben maga Bródy adta elő és foglalta össze a munka lényegét az Elektrotechnika c. folyóirat 1937. évfolya mában (4). Elméleti úton jutott arra a felfedezésre, hogy kriptongáz az eddig töltőgázként használt argonhoz képest kb. 10-20% hatásfok javulást eredményez, anélkül, hogy a lámpa élettartama megrövidülne. Ez utóbbit ugyanis korlátozza az izzó szál párolgása, ennek a folyamatnak pedig fontos része az ún. termikus diffúzió. Bródy ehhez kitartó irodalmi forráskutatással rábukkant Chapman 1917-ben al-
kotott tételére, mely a folyadékokra ismeretes Ludwig-Soret jelenséget, a termi kus diffúziót a gázokra is általánosítja. Ha az izzószálból kilépő nagy atomsúlyú volfrám kis atomsúlyú argon-nitrogén keverékbe jut, akkor a nagy hőmérséklet váltás következtében nagyon gyorsan mozog a bura hidegebb fala felé. Ha a töl tőgáz atomsúlya is nagy, a folyamat fékeződik. Mivel a kripton atomsúlya (84) jobban megközelíti a volfrámét (183), mint az argon (40) és a nitrogén (18), így kripton töltéssel a lámpa élettartama is meghosszabbodik, ezáltal jobb hatásfokot biztosít. A z eljárást leíró szabadalmat 1930. aug. 11-én nyújtották be Gáztölté sű fémszálas elektromos izzólámpa címmel, és a 103551. sz. szabadalmi leírást 1931. nov. 16-án adta k i a szabadalmi bíróság. A szabadalmi leíráson a találmány tulajdonosa az Egyesült Izzólámpa és V i l lamossági Rt, mert az érvényes gyakorlat az volt, hogy a kutatókkal kötött szer z ő d é s é r t e l m é b e n a g y á r valamennyi m u n k a t á r s á n a k t a l á l m á n y á t s a j á t tulajdonának tekintette. A z eredeti kutatási jelentések és publikációk alapján azonban kétségtelen, hogy az e tárgyban 1931 és 1937 között megjelent szaba dalmak Bródy Imrétől származnak. Természetesen másokkal együtt dolgozott, mint ahogyan írta: , A kríptonlámpa kidolgozása sokkal nagyobb munka volt, minthogy azt egy ember elvégezhette volna". A kutatólaborban ugyanis m á r a 30-as évek ben bevezették az angolszász országok kutatási módszereit, az ötletek kötetlen megbeszélését (brainstorming-ötletvihar) vagy a csoportos (team-work) kutatást. A kriptonprogramot is így végezték: a lámpakísérleteket Bródy Theisz Emillel, végezte, a levegő kriptontartalmának meghatározását Bródy és Körösy Ferenc a kriptongáz előállításának eljárását pedig Polányi Mihály manchesteri egye temi tanárral, — aki a Tungsramban szakértőként működött — oldotta meg. É s természetesen a kriptonprogram feltételeit megteremtő, az anyagi eszközöket biz tosító, és a külföldi tárgyalásokat lebonyolító Pfeifer Ignác is kivette részét a munkából. A kriptongáz
előállítása
Kriptont először William Ramsay-nek sikerült előállítani 1898-ban a csepp folyós levegő bepárolása és a maradékgáz ledesztillálásával. A z így nyert mara dékgázból frakcionált desztüláció segítségével a legnehezebben párolgó részeket (kripton -153°, xenon -170°) elkülönítette. Mivel azonban ezeknek a magas hőfo kon párolgó gázoknak m á r a cseppfolyós levegő hőmérsékletén (-190°) elég ma gas gőznyomásuk van, ezért a cseppfolyós levegő elpárologtatásával nagy_kriptonés xenonveszteségek álltak elő. Emiatt Ramsay a levegőben csupán 5.10 krip ton 6.10 xenon térfogat százalékot talált, amely sokkal kevesebb, mint amit a Tungsramban végzett vizsgálatok eredményeztek Bródy Imre és Kőrösy Ferenc ugyanis nem a Ramsay által kitaposott úton, hanem a színképelemzés módszerével végeztek vizsgálatokat és megállapították, hogy a levegőben 1.5.10" térfogatrész kripton és 7.10" térfogatrész xenon van. Vagyis kb. 26-szor több kripton és 12-szer több xenon van a levegőben, mint ahogy azt Ramsay feltételezte. (Sir W.Ramsay-t 1904-ben az M T A is t. tagjának választotta és nemesgázok felfedezéséért kémiai Nobel-díjat kapott.) A Ramsay módszere alapján rossz hatásfokkal előállítható kripton és xenonkeverék (1 lit.) ára 1933 márciusában még 25-32 ezer R M között változott. A kripton iránti növekvő szükséglet azonban arra ösztönözte a kutatókat, hogy 6
6
8
a kriptont és xenont oxigéngyártással kapcsolatban, rektifíkációs úton állítsák elő, mint mellékterméket. (Ilyen berendezés vázlatát mutatja a 4. sz. ábra) • Irvigóbor*,
tiszta Krypton
Krypbn koncentrál)
osztop
J t , lúgos mosó
,
c kontakt
J_
káfyha
I omomtttv
eigázosito
4. Kriptonelőállítás vázlata olyan berendezések esetében, amikor azt mint mellékterméket nyerik (Pillitz D. rajza, 1941)
A levegőbontó-készülékből kiáramló technikailag tiszta oxigént a kriptonkon centráló oszlopba vezették, mely kondenzátorral volt ellátva. A kondenzátorban a cseppfolyósuló oxigén — kb. 1 tizede az összes gázmennyiségnek — lecsöpögött az oszlop aljára, mialatt a lehűtött gázalakú oxigénből kimosódott a kripton és xe non. A z így keletkezett oldatot az elgázosítóban tökéletesen elpárologtatták. A keletkezett gázt pedig rézoxiddal töltött kontaktkályhán vezették keresztül. A réz oxid segítségével a szénhidrogéneket elégették, a keletkezett szénsavat és vizet pedig lúgos mosó segítségével visszatartották. Az így előkészített gázok azután a tiszta kriptonoszlopba kerültek, melynek felső részét hűtik, az alsó részét pedig melegítik, ezáltal olyan hőmérsékletet teremtenek, mely lehetővé tette a tiszta oxigénnek gázalakban való eltávozását az oszlop tetején, míg az oszlop alján 5060%-os kripton + xenontartalmú oxigénoldat keletkezett. Ezt az oldatot azután elpárologtatták és különleges tisztítóberendezésekkel kémiai és fizikai úton mind az oxigéntől, mind az egyéb szennyezésektől megszabadították. A vázolt eljárás lehetővé tette a készülékbe bevezetett levegőben lévő krip ton + xenon 75-89%-ának kinyerését. Ilyen módszerrel dolgozott a német Linde cég is, mely a kriptont mint mellékterméket állította elő és iskolai demonstráci ós célokra szállított 1-2 cm tételekben drága áron. Egy liter normál nyomású kripton ára kb. fél kiló aranynak felelt meg, de ilyen nagy mennyiséget senki sem igényelt, míg a Tungsram nem rendelt fél litert a lámpa kísérletekhez, melyek ez után gyakorlatban igazolták Bródyék számításait.
MAGYAR
KIRÁLYI
SZABADALMI
BÍROSÍ0
SZABADALMI LEIRAS 103551.
SZÁM. —
VTT/li.
OSZTÁLY.
G á z t ö l t é s ű f é m s z á l a s elektromos
izzólámpa.
E g y e s ü l t I z z ó l á m p a é s V i l l a m o s s á g i R.-T. Újpest. A bejelentés napja 1930. évi augusztus hó 11-ike.
5
10
15
20
25
30
35
A gáztöltésű fémszálas elektromos izzó lámpákban a gáztöltés azt a célt szolgálja, hogy az izzószál anyagáuak a párolgását csökkentse. A közönségesen használt volframszálas izzólámpát argonnal vagy nitrogénnel vagy a kettőnek" egy alkal mas keverékével töltik. E z a gáztöltés ténylegesen csökkenti az izzószál párolgá sát annyira, hogy az ilyen lámpák lényegesen magasabb hőmérsékleten égethetők, mint vákuum lámpák, anélkül, hogy az élettartamuk kisebbedne. Azt tapasztal ták, hogy föntemlített gázokkal töltött izzólámpák fonalait körülbelül 2400 C° hőmérsékleten lehet égetni, mikor még az élettartam átlagos értéke 1000—2000 óra körül van. Mivel ez a hőmérséklet a wolfram olvadáspontjánál még mindig kb. U00°-kal alacsonyabb, sokat foglalkoztak azzal a kérdéssel, hogy miért nem lehet az izzószál hőmérsékletét jobban emelni, azonban eddig erre kielégítő magyaráza tot adni nem sikerült. Beható elméleti és kísérleti vizsgálatűink arra vezettek, hogy a gáztöltésű elektromos izzólámpa élettartamút legfő képpen az ú. n. Ludvig-Soret-féle jelen ség szabja meg, amely a következő. Ha egy gázkeverékben hőmérsékleti különbség van, akkor az, koncentráció különb séget kelt. Még pedig abban az esetben, ha az egyik komponens csak relatív ki csiny mennyiségben van jelen a másikhoz képest, és e ritka komponensnek' molekulasúlya nagy a többségben jelenlevő komponensekhez képest, akkor ez a ritka komponens a melegebb helyről a hide gebb helyre diffundál. Ismeretes, hogy a gőztöltésű elektromos izzólámpa fonalát
egy nyugalomban lévő gázhüvely veszi 40 körül. E gázhüvely közvetlen az izzószál lal érintkező felületének a hőmérséklete ugyanaz, mint az izzószálé, míg a hüvely nek a gáztéi' felé eső határfelületén a hő mérséklet megegyezik a gáztérével. Ezek 45 szerint tehát igen kicsiny távolságokon óriási nagy hőmérsékletkülönbségek van nak. Emiatt a Soret-féle effektus is igen nagy, tehát a föntebb leirt szabály sze- 50 rint a gázban relatív kis koncentrációban jelen levő wolframgőz mint nagymolekolasúlyú ritka komponens nagy sebes séggel diffundál a hidegebb tér felé. E z érvényes az eddig használt töltőgázaknái,. 55 a nitrogén és argonnál, melyeknek a mo lekulasúlya (28, ill. 40), kicsiny, csak he ted, ill. ötöd része a volfrám molekula súlyának. Lényegesen megváltozik azon ban a helyzet, a fentebbiek szerint akkor, 60 ha töltögáz gyanánt a nitrogén és argon helyett valamely olyan gázt használunk, amelynek a molekulasúlya nagy. Tapasz talatunk azt mutatja, hogy ha a töltőgáz molekulasúlya körülbelül W része a wolf- 65 iáménak, akkor a lámpák már lényeges javulást mutatnak, míg magasabb mole kulasúlyú töltőgáznál a javulás még na gyobb. Ekkor csökken, sőt megszűnik a Ludvig-Soret effektus romboló hatása, 70 sőt kedvező körülmények között határo zottan hasznossá is vallhat. Ajánlottak máT nagy molekulasúlyú anyagot izzólámpák töltésére egy eset ben, tudniillik higanyt. Azonban ez nem 75 bizonyult célszerűnek, egyrészt, mert a higanynak közönséges hőmérsékletén nincs elegendő gőznyomása, másrészt pe-
dig a higanygőznek az elektromos átütési szilárdsága nagyon kicsiny, már kb. 10 Volt feszültségnél átüt és igy nem lehet vele a használatos hálózati feszültségeken 5 (110—220 Volt) égő lámpát tölteni. 15 Voltnál magasabb feszültségen égő hi ganygőzzel töltött lámpákban ugyanis könnyen keletkezhet ívkisülés, ami az izzólámpát tönkre teszi. 10 A nagy atomsúlyú nemes gázok, kryp ton és xenon eleget tesznek a fentebbi kí vánalmaknak, a molekulasúlyuk (S2) és (128) és valódi gázok, nem pedig gőzök, mint a higanygőz. Elektromos átütési 15 szilárdságuk is elég nagy, különösen ha nem tisztán, hanem nitrogénnel keverve használjuk őket. E találmány egy másik Idviteli alakja az, hogy nem elemi, hanem vegyületgáz20 zal töltjük az izzólámpát. Nagy molekula súlyú gázokat alkotnak a nehéz fémek a halogénekkel. Különösen kedvezőnek bi zonyult erre a célra a wolframhexafluorid. Ennek a gáznak a molekulasúlya na25 gyobb, mint a wolframgőzé s a wolf ramot nem támadja meg még igen magas hőmérsékleten sem.
Szabadalmi
igények:
1. Gáztöltésű fémszálas elektromos izzó lámpa, azzal jellemezve, hogy töltőgáz 30 gyanánt oly gázt használunk, melynek a molekulasúlya legalább V' része az izzótestet alkotó anyag gőze molekula súlyának. 2. Az 1. igénypont szerinti izzólámpa fo- 35 ganatosítási alakja, azzal jellemezve, hogy az 1. igénypont szerinti gázt más — iners gázzal keverve legalább 10 mmnyi higanyoszlopnak megfelelő parciá lis nyomásnak megfelelő mennyiség- 40 ben tartalmazza. 3. Az 1. és 2. igénypontok szerinti izzó lámpa foganatosítási alakja, azzal jel lemezve, hogy a töltőgáz kémiai ve gyület, vagy annak valamely elemi 45 gázzal való keveréke. 4. Az 1—3. igénypontok szerinti izzó lámpa foganatosítási alakja, azzal jel lemezve, hogy az izzószál anyaga wolfram. 50 ő. Az 1—4. igénypontok szerinti izzó lámpa, azzal jellemezve, hogy a töltőgáz egészben vagy részben -wolframhexaflnorid (WF6).
5. A kriptonlámpa szabadalmi leírása (1930—31)
A kriptonégők tömeges gyártása azonban nagy gázmennyiséget igényelt. Ezért a kripton előállításának új módszerét dolgozták k i a Tungsram kutatólaborató riumában. Ennek az volt a lényege, hogy a kriptont és xenont nem mellék-, ha nem fatermékként állítsák elő a levegő oxigénjének és nitrogénjének szétválasztása nélkül. Ehhez azonban az eddig ismert levegőbontási eljárásokat módosítni kel lett, mert a levegőből csak a nehéz nemes gázokat, a kriptont é s xenont akarták kiválasztani. A feladatot Bródy Imre és Polányi Mihály sikeresen megoldotta. ( E l járásuk vázlatát a 6. ábrán szemléltetjük).
X.OOOnfungö (
r—
}**ooHomprtam>r
—
[rrosó.
, T
tí
^evgóneka
Kampntsaor
******** *tgó
:
XTC
-4STC
•t-m Xrypkm a
InomtozOtín
6. A kriptongyártás vázlata, amikor a kríptongázt mint főterméket állítják elő (Pillitz, D. rajza, 1941) A jelentős eljárás alapelve volt, hogy a költségek csökkentése végett, nem az egész szükséges levegőmennyiséget, hanem ennek csak 1 tized részét komprimál ják 10 atm.-ra, majd pedig cseppfolyósítják. A z így nyert folyadékkal veszik k i azután a turbókompresszor segítségével 0,6-0,8 atm. túlnyomásra összesűrített és majdnem harmatpontig lehűtött, többi levegőből a nehéz nemes gázokat. A leve gőnek legnagyobb része a kripton- és xenontartalomtól megszabadulva elhagyja az oszlopot, miközben a felhalmozott hidegmennyiséget a regenerátorokban leadja. Ekkor a levegőben jelenlévő kripton és xenon a 100-500-szor nagyobb mennyisé gű oxigénben oldva a mosóoszlop alján gyűlik össze. Ezt az oldatot bebocsátják a tiszta kriptonoszlopba és további különböző fokozatú tisztítási folyamatoknak vetik alá. A Bródyék által kidolgozott eljárás, a nevezetes találmány az „Eljárás ne héz nemesgázok előállítására" (MSZ 112928 és MSZ 115969) néven szabadal m i védelmet nyert. A kriptonelőállítási módszerük változatait, részleteit még több
szabadalmi leírásban (pl. MSZ111665) adták közre az elsőbbségi joguk megóvása érdekében. Ezek hírére megindult a verseny az olcsó kripton gyártása érdekében, a küzdelmet az 1930-as években a német Linde, a francia A i r Liquide és a ma gyar Tungsram szabadalmai jól tükrözik. A magyar
kriptongyártás
A kriptongáz-előállítás elvi és laboratóriumi kimunkálása után 1933—34-ben évekig tartó, hosszas tárgyalás kezdődött a külföldi gyárakkal a kriptongyártáshoz szükséges igen drága gépek és anyagok szállítására. A kriptonnak levegőből történő előállítása azonkívül nagy mennyiségű elektromos energiát igényelt, ezért a Tungsram vezetősége megvette az Ajkai Kőszénbánya Rt. összes részvényeit (1936). Az Ajkán létesült telepére azután leszállították a német Linde-féle levegő bontó készüléket és az egyéb gépeket. Üzembeállításukat a Linde cég szakemberei segítették, akik betanították az ajkai gyár munkásait. Ilyenformán 1937. okt. 23án a gyártást ünnepélyes keretek között megindították. A kriptongyártás techno lógiáját a Bródy évfordulóra megjelent Természet Világa különszámában ismertettük. (5) Ennek alapján vázoljuk röviden a gyártás lényegét: a levegőt 250 m hosszú, egy méter átmérőjű 80 m magasra felvezető szfvóvezetéken át egy nagy teljesít ményű turbó és egy kis- és nagynyomású dugattyús kompresszorhoz vezették. A sűrítésnél keletkező hőt permetező hűtővel 20°-ra hűtötték, a hűtött nedvesség gel telített levegő azután két regenerátorba jutott, ahol a levegő közel cseppfolyósítási hőmérsékletig lehűlt. A z így előhűtött levegő mosóoszlopba került, melynek felső részén a kriptontól megszabadított levegő bejutott egy turbinába, amely kapcsolatban állt egy szinkron generátorral, az így nyert energiát (kb. 50 kw) az alacsony elosztóhálózatnak visszaadták. A mosóoszlop aljáról pedig a kriptondús folyadék két szénsavat visszatartó szűrőn át egy rektifikáló oszlopba jutott, melynek alján gyűlt össze a folyékony kriptontartalmú oxigén, amely ezután az elgőzölögtetőbe, ül. a kondenzátorba j u tott. A kondenzátorból óránként 20 1 cseppfolyós oxigént, mely átlag 10" térfo gat nyers kriptont tartalmazott, csapoltak le. Ez azután elgőzölögtetőbe került, az elpárologtatással az oxigén kriptonszegény részét visszavezették a mosóoszlop ba, a kriptonban dús maradék pedig a tisztítóberendezésekbe került. A vázoltak után a nyers kripton és oxigén keveréket 30 m nagyságú tartály ban gyűjtögették. A gázkeveréket kontakt kályhákon keresztül a lúgmosóba nyom ták, ahol megszabadult a szénsav és egyéb szennyezésektől, innen pedig a szárítóba került. A z így megtisztított gáz a kriptonoszlopba jutott, ahol 2-3 napos üzem után 20-50% kriptont tartalmazó oxigénkeverék gyűlt össze. Ezt kétnaponként le eresztették és a második tisztítást elvégezve a készülék alján összegyűlt az ún. technikai kripton, melyet 10, ül. 40 literes palackokba töltöttek. Ez a gáz azon ban még nem felelt meg az izzólámpa gyártásánál szükséges követelményeknek, ezért újabb, finom tisztítási eljárást is végeztek. Az üzembentartáshoz csak néhány szakmunkásra volt szükség, a felügyelő sze mélyzet az egyenletes áramlás fenntartásához időnként egy-két szelepet áUított be, vagy a napi hőmérséklet változásának megfelelően a hűtőgépek teljesítményét szabályozta. A kriptongáz-gyártás gazdaságos működésének főkövetelménye Volt, 3
3
8. A regenerátorok átváltó szelepei (1937)
hogy a berendezés folytonos üzemben megszakítások nélkül dolgozzék. A z ajkai kriptongyár évente 200 m kriptongázt állított elő. A levegő kripton- és xenon tartalmát igen j ó , 85-90%-os hatásfokkal vonta k i , és a Tungsram izzólámpagyí rat a n. világháború végéig a szükséges kriptonmennyiséggel ellátta. A Tungsram kutatóinak és vezetésének köszönhetően tehát megjelent a krip tonégő, amely nemcsak a Budapesti Ipari Vásáron keltett műszaki szenzációt, ha nem az exportpiacon is sikert aratott kisebb formája és fehérebb fénye által. A kripton nagybani ára ekkor m á r ezredrésze volt a korábbi árnak. A kriptongyár megindulása után is Bródy Imrének lett a főfeladata, hogy a gyártást felügyelje, az ajkai gyár jelentései, statisztikai adatai az ő kezén mentek keresztül. Kezdet ben a gyárban az acetilén néha robbanást okozott, ezért Bródy munkatársával, Kálmán Bélánéval eljárást dolgozott k i a levegőben előforduló acetilén nyomok eltávolítására a szénhidrogén adszorbciós elnyeletése útján; Ezzel a gyártás f o lyamatossá vált. Ennek gyümölcseit azonban nem élvezhette, mert élete tragiku san ért véget. A németek 1944. m á r a 19-i megszállása után hazánkban is megindult a zsidók deportálása. Vidéken kezdték és nyáron elérték Budapest elővárosait Bródy mentesülhetett volna, mert a Tungsram katonai rendelésre rádiócsöveket gyártott, rádiólokátor kísérleteket stb. végzett, így a munkatársak egy része men tesült az elhurcolás alól. 3
Bródy azonban nem kért a kivételezésből, mint Bay Zoltán, a kutatólabora tórium igazgatója írta visszaemlékezésében: „Fölajánlottam Bródynak, hogy őt is felveszem a mentesítési listára. Azt válaszolta, hogy családjával akar maradni. E l ment velük és elpusztult". Otthonából, az újpesti Dessewffy u. 20. sz. alatti kis kertes házból hurcolták el 1944. július 3-án családjával együtt. A bajorországi Mühldorfban felesége és leánya után Bródy Imre is meghalt 1944. december 2022. között.
9. A z első kísérleti kriptonégők (1931—37), az opálburájú lámpákon érezhető a későbbi gombaalak formakeresése
Ismeretes, hogy az újpesti Egyesült Izzólámpa és Vülamossági Rt.-nek, Európa egyik legjelentősebb üzemének izzólámpái a vüág élvonalába tartoztak. A Tungs ram védjeggyel forgalmazott égők fejlődését fényhatásfokuk növekedése is jelzi. Az első gáztöltésű Tungsram égő az I . világháború folyamán jelent meg: a volframspirálos argonlámpa (1914) fényhatásfoka 11,7 lm/W volt, míg az 1930-37 között kifejlesztett kriptonégőé 15,0 lm/W. De a Tungsram világszabadalom-kriptonlámpa a kiemelkedő műszaki eredményeken (fehérebb fény, kevesebb fogyasz tás stb.) túlmenően számunkra elsősorban azért fontos, mert teljesen magyar munka volt. Magyarországon kísérletezték k i , teremtették meg a gyártását és i n nen terjedt el a föld minden tájára. .Irodalom 1. 2. 3. 4. 5.
Piilitz Dezső: A kryptonlámpa és kryptongáz előállítása. Bp. 1941. 30 p. Soksz. Bródy Imre: Egyatomos ideális gázok chemiai constansának elméleti meghatározása. B ö l c s é s z doktori értekezés. Bp., Franklin, 1918. 19 p. Országos Levéltár. A z Egyesült I z z ó iratai. Z 601 é s 603 fond: A kutatólaboratórium. Bródy Imre: A kryptonlámpa. - Elektrotechnika. 30. évf. 1937. 19-20. sz. 187-191. p. Móra László: Több fényt! Bródy Imre, az ember és a feltaláló alkotó. - Természet Világa. 122. évf. 1991. 12. sz. 537-541. p. LÁSZLÓ MÓRA: I M R E BRÓDY A N D T H E K R Y P T O N P R O J E C T
It is Imre Bródy (1891-1944), a Hungarian physicist, whose name is attached to the develop ment of the krypton lamp. He — together with his co-worker mates — invented not only the krypton lamp in the research laboratory of the Tungsram Electrical Works at Újpest in 1930-1931, but also developed a new method afterwards, of obtaining the krypton necessary to filling up the bulb. In cont rast to techniques used abroad, in which krypton and xenon were obtained as byproducts of the oxy gen production, Imre Bródy and the Hungarian professor of chemistry in Manchester Mihály Polányi, who was working as consultant at Tungsram, developed a new method of obtaining krypton and xe non as principal products, without having to separate the oxygen and nitrogen contents of air. Based on his technology, Tungsram erected a factory for that purpose at Ajka in 1937, producing a krypton gas quantity of'about 200 m3 yearly, which could meet demand of Tungsram Glow-lamp Factory for krypton. All in all, development of the whitelight low-consumption krypton lamp has been a Hungari an achievement, it was worked out experimentally and produced in Hungary.
