RU2070752C1 - Flat-cylinder thermionic power-generating element - Google Patents
Flat-cylinder thermionic power-generating element Download PDFInfo
- Publication number
- RU2070752C1 RU2070752C1 RU94030039A RU94030039A RU2070752C1 RU 2070752 C1 RU2070752 C1 RU 2070752C1 RU 94030039 A RU94030039 A RU 94030039A RU 94030039 A RU94030039 A RU 94030039A RU 2070752 C1 RU2070752 C1 RU 2070752C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- emitter
- shell
- fuel
- thermionic
- flat
- Prior art date
Links
Landscapes
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к термоэмиссионному методу преобразования тепловой энергии в электрическую и может быть использовано при создании многоэлементных электрогенерирующих сборок (ЭГС) термоэмиссионного реактора-преобразователя. The invention relates to a thermionic method of converting thermal energy into electrical energy and can be used to create multi-element power generating assemblies (EHS) of a thermionic reactor-converter.
Наиболее распространена коаксиальная схема термоэмиссионного электрогенерирующего элемента (ЭГЭ), где термоэмиссионный преобразователь (ТЭП) образуют цилиндрические поверхности топливно-эмиттерного узла и цилиндрической оболочки коллектора [1] Топливо размещено внутри цилиндрической эмиттерной оболочки. При распухании топлива происходит деформация эмиттерной оболочки с уменьшением межэлектродного зазора (МЭЗ), что в пределе может привести к короткому замыканию электродов. The most common coaxial scheme is a thermionic electric generating element (EGE), where a thermionic converter (TEC) form the cylindrical surfaces of the fuel-emitter unit and the cylindrical shell of the collector [1] Fuel is placed inside a cylindrical emitter shell. When fuel swells, the emitter shell deforms with a decrease in the interelectrode gap (MEZ), which in the limit can lead to a short circuit of the electrodes.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является плоско-цилиндрический термоэмиссионный ЭГЭ, описанный в [2] Он содержит топливно-эмиттерный узел в виде короткого цилиндра, боковая и одна из торцевых поверхностей которого являются эмиттером ТЭП. Вторая торцевая поверхность подсоединена к коммутационной перемычке. Коллектор выполнен в виде цилиндра с плоским основанием. The closest to the invention in technical essence is a plane-cylindrical thermoemissive EGE described in [2]. It contains a fuel-emitter unit in the form of a short cylinder, the side and one of the end surfaces of which are emitters of TEC. The second end surface is connected to the jumper. The collector is made in the form of a cylinder with a flat base.
Основным преимуществом такого типа ЭГЭ перед коаксиальной схемой является возможность обеспечения малых МЭЗ в плоской части ЭГЭ и тем самым высоких удельных электрических мощностей. Однако распухание топлива также может привести к деформации эмиттерной оболочки и короткому замыканию электродов. The main advantage of this type of EGE over the coaxial scheme is the ability to provide small MEZs in the flat part of the EGE and thereby high specific electric capacities. However, fuel swelling can also lead to deformation of the emitter shell and short circuit of the electrodes.
Техническим результатом, достигаемым при использовании изобретения, является обеспечение отсутствия коротких замыканий электродов при наличии распухающего топлива и тем самым повышение надежности ЭГЭ. The technical result achieved by using the invention is to ensure the absence of short circuits of the electrodes in the presence of swelling fuel and thereby increase the reliability of the EGE.
Указанный технический результат достигается в плоско-цилиндрическом термоэмиссионном ЭГЭ, содержащим топливно-эмиттерный узел в виде короткого цилиндра, боковая и первая торцевая поверхность которого являются эмиттером ТЭП, коллектор в виде цилиндрической оболочки с плоским основанием и коммутационную перемычку, соединяющую вторую торцевую поверхность эмиттерной оболочки с наружной стороной плоского основания коллектора соседнего элемента, в котором вторая торцевая часть эмиттерной оболочки выполнена деформируемой. Деформируемость может быть обеспечена за счет утонения этой части оболочки относительно других или выполнение ее гофрированной. The indicated technical result is achieved in a plane-cylindrical thermionic EGE containing a fuel-emitter unit in the form of a short cylinder, the side and first end surface of which are TEC emitter, a collector in the form of a cylindrical shell with a flat base, and a jumper connecting the second end surface of the emitter shell with the outer side of the flat base of the collector of an adjacent element, in which the second end part of the emitter shell is made deformable. Deformability can be achieved by thinning this part of the shell relative to others or by making it corrugated.
На чертеже приведена конструкционная схема плоско-цилиндрического термоэмиссионного ЭГЭ. The drawing shows a structural diagram of a plane-cylindrical thermoemissive EGE.
Плоско-цилиндрический термоэмиссионный ЭГЭ выполнен в виде топливно-эмиттерного узла с топливным сердечником 1 и эмиттерной оболочкой, в которой боковая 2 и первая торцевая 3 части являются эмиттером, а вторая торцевая часть 4 с помощью коммутационной перемычки 5 соединена с плоским основанием 6, которое вместе с цилиндрической оболочкой 7 образуют коллектор ЭГЭ. На плоской части ТЭП дистанционирование эмиттера 3 от коллектора 6 обеспечивается керамическими дистанционаторами 8. ЭГЭ имеет общую для всей ЭГС коллекторную изоляцию 9 и чехол 10, снаружи омываемой теплоносителем. Вторая торцевая часть 4 эмиттерной оболочки выполнена деформируемой, например в виде пластины с толщиной, намного меньшей толщин первой торцевой части 3 и боковой части 2. Деформируемость торцевой части 4 эмиттерной оболочки может быть обеспечена путем выполнения ее гофрированной. The plane-cylindrical thermoemissive EGE is made in the form of a fuel-emitter unit with a fuel core 1 and an emitter shell, in which the side 2 and the first end 3 parts are an emitter, and the second end part 4 is connected to the flat base 6 by means of a jumper 5, which together with a cylindrical shell 7 form an EGE collector. On the flat part of the TEC, the emitter 3 is separated from the collector 6 by ceramic spacers 8. The EGE has collector insulation 9 common to the entire EHS and a cover 10, which is externally washed by the coolant. The second end part 4 of the emitter shell is made deformable, for example, in the form of a plate with a thickness much smaller than the thickness of the first end part 3 and the side part 2. The deformability of the end part 4 of the emitter shell can be ensured by making it corrugated.
Плоско-цилиндрический термоэмиссионный ЭГЭ работает следующим образом. Flat-cylindrical thermionic EGE works as follows.
ЭГЭ в составе ЭГС устанавливается в активной зоне ТРП, а при экспериментальной отработке в составе петлевого канала в ячейку исследовательского ядерного реактора. При делении ядер урана в топливном сердечнике 1 выделяется тепло, которое теплопроводностью доставляется к эмиттерной оболочке 2,3 и 4. При подаче рабочего тела (пара цезия) в межэлектродные зазоры 11 и 12 коаксиальной и плоской части ТЭП происходит генерирование электроэнергии, которая с помощью коммутационной перемычки 5 передается потребителю. Непреобразованная часть тепла термодинамического цикла попадает на коллектор 6 и 7 и далее через коллекторную изоляцию 9 и чехол 10 снимается теплоносителем. В процессе деления ядер урана в сердечнике 1 происходит выделение газообразных и твердых осколков деления. В результате происходит распухание топлива 1 с увеличением его объема. Благодаря тому, что вторая торцевая часть 4 эмиттерной оболочки выполнена деформируемой, под действием распухающего топлива она деформируется, обеспечивая тем самым стабильную геометрию боковой 2 и первой торцевой 3 частей оболочки, являющихся эмиттером, и следовательно, неизменность МЭЗ 11 и 12. Уменьшение неэмиссионного зазора 13 вследствие деформации части 4 оболочки никак не сказывается на энергетических характеристиках ЭГЭ. Величина зазора 13 выбирается с учетом возможной деформации части 4 оболочки для заданного ресурса. The EGE as part of the EHS is installed in the core of the TRP, and during experimental testing as part of the loop channel into the cell of a research nuclear reactor. When fissioning uranium nuclei in the fuel core 1, heat is released, which is delivered through the conductivity to the emitter shells 2,3 and 4. When a working fluid (cesium vapor) is supplied to the interelectrode gaps 11 and 12 of the coaxial and flat parts of the TEC, electricity is generated which, by means of switching jumper 5 is transmitted to the consumer. The non-converted part of the heat of the thermodynamic cycle falls on the collector 6 and 7 and then through the collector insulation 9 and the cover 10 is removed by the coolant. In the process of fission of uranium nuclei in the core 1, gaseous and solid fission fragments are released. As a result, the fuel 1 swells with an increase in its volume. Due to the fact that the second end part 4 of the emitter shell is made deformable, it deforms under the action of swelling fuel, thereby ensuring a stable geometry of the side 2 and first end 3 parts of the shell that are the emitter, and hence the invariability of the MEZ 11 and 12. Reduction of the non-emission gap 13 due to the deformation of part 4 of the shell does not affect the energy characteristics of the EGE. The size of the gap 13 is selected taking into account the possible deformation of part 4 of the shell for a given resource.
Таким образом, выбор одной из торцевых частей эмиттерной оболочки плоско-цилиндрического ЭГЭ деформируемой, позволяет обеспечить стабильность МЭЗ при распухающем топливе и тем самым обеспечить длительный ресурс плоско-цилиндрического ЭГЭ. Thus, the choice of one of the end parts of the emitter shell of a flat-cylindrical EGE deformable allows one to ensure the stability of the MEZ with swellable fuel and thereby ensure a long resource of a flat-cylindrical EGE.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94030039A RU2070752C1 (en) | 1994-08-09 | 1994-08-09 | Flat-cylinder thermionic power-generating element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94030039A RU2070752C1 (en) | 1994-08-09 | 1994-08-09 | Flat-cylinder thermionic power-generating element |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2070752C1 true RU2070752C1 (en) | 1996-12-20 |
| RU94030039A RU94030039A (en) | 1997-04-27 |
Family
ID=20159626
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU94030039A RU2070752C1 (en) | 1994-08-09 | 1994-08-09 | Flat-cylinder thermionic power-generating element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2070752C1 (en) |
-
1994
- 1994-08-09 RU RU94030039A patent/RU2070752C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Бержатый В.И. и др. Реакторная отработка энергонапряженных многоэлементных ЭГК термоэмиссионного реактора - преобразователя космических ЯЭУ большой мощности. РК двигатели и энергетические установки научно-технических стран. Вып.3 (141). Системы и средства бортовой энергетики.- НИИТП, 1993, с.73 и 74. 2 Синявский В.В. и др. Алгоритм расчета вольт-амперных характенристик и температурных полей плоскоцилиндрического тэрмоэмиссионного преобразователя. Пуб. АН СССР. Сер.: Энергетика и транспорт.- 1976, N 4, с.139 - 145. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU94030039A (en) | 1997-04-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2159479C2 (en) | Thermionic reactor | |
| JP7353308B2 (en) | Method and apparatus for increasing the electrical output of a nuclear power generation system | |
| US3211930A (en) | Thermionic energy converter | |
| RU2070752C1 (en) | Flat-cylinder thermionic power-generating element | |
| RU2074453C1 (en) | Thermionic electricity generating assembly with planar-cylindrical configuration of electrode | |
| RU2185002C2 (en) | Thermionic power generating cell | |
| RU2095881C1 (en) | Thermionic power generating assembly | |
| RU2195741C2 (en) | Thermionic power-generating assembly with electrodes of flat cylindrical configuration | |
| RU2138880C1 (en) | Thermionic-emission generating element with plane- cylindrical configuration of electrodes | |
| RU2000116664A (en) | THERMOEMISSION ELECTRIC GENERATING MODULE FOR THE ACTIVE ZONE OF A NUCLEAR REACTOR WITH AN EXTENDED THERMOEMISSION SYSTEM OF TRANSFER OF HEAT ENERGY IN ELECTRIC | |
| US3179822A (en) | Thermionic energy converters | |
| RU2086034C1 (en) | Thermionic power generating cell | |
| RU2139591C1 (en) | Knudsen thermionic converter | |
| RU2074452C1 (en) | Thermionic converter reactor | |
| RU2160481C1 (en) | Thermionic power-generating assembly with electrodes of plane-cylindrical configuration | |
| US3623947A (en) | Nuclear reactor and thermionic converter cells therefor | |
| RU2076385C1 (en) | Thermionic nuclear reactor-converter | |
| RU2063089C1 (en) | Electricity-generating channel of thermionic converter reactor | |
| Antoine et al. | Development of silver-hydrogen cells | |
| RU2161345C1 (en) | Thermal emission converter with small interelectrode gap | |
| JPS606796Y2 (en) | Nuclear fuel simulation structure | |
| GB952200A (en) | Nuclear reactors | |
| RU2086036C1 (en) | Thermionic conversion reactor | |
| RU2000127290A (en) | THERMOEMISSION ELECTRIC GENERATING ASSEMBLY WITH FLAT ELECTRODE CONFIGURATION | |
| Monroe Jr | Thermionic energy converters |