RU2084044C1 - Thermal-emission converting reactor - Google Patents

Thermal-emission converting reactor Download PDF

Info

Publication number
RU2084044C1
RU2084044C1 RU95101553A RU95101553A RU2084044C1 RU 2084044 C1 RU2084044 C1 RU 2084044C1 RU 95101553 A RU95101553 A RU 95101553A RU 95101553 A RU95101553 A RU 95101553A RU 2084044 C1 RU2084044 C1 RU 2084044C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fuel
cladding
booster
reactor
gap
Prior art date
Application number
RU95101553A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU95101553A (en
Inventor
В.А. Корнилов
Original Assignee
Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им.С.П.Королева
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им.С.П.Королева filed Critical Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им.С.П.Королева
Priority to RU95101553A priority Critical patent/RU2084044C1/en
Publication of RU95101553A publication Critical patent/RU95101553A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2084044C1 publication Critical patent/RU2084044C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

FIELD: nuclear power engineering. SUBSTANCE: device has core which is designed as set of thermal-emission electric-current generating channels and booster heat elements, which have system of heat- transmitting bridges which are located between fuel core and jacket of booster heat element. EFFECT: increased power. 6 cl, 9 dwg

Description

Изобретение относится к энергетике с термоэмиссионным преобразованием тепловой энергии в электрическую и может быть использовано при создании термоэмиссионных ядерных энергетических установок (ЯЭУ) преимущественно космического назначения. The invention relates to energy with thermionic conversion of thermal energy into electrical energy and can be used to create thermionic nuclear power plants (NPPs) mainly for space purposes.

В термоэмиссионном реакторе-преобразователе (ТРП) происходит как генерирование тепловой энергии при делении ядер урана, так и непосредственное преобразование ее в электрическую. In a thermionic converter reactor (TRP), both the generation of thermal energy during the fission of uranium nuclei and its direct conversion into electrical energy occur.

Элементарной ячейкой ТРП является электрогенерирующий элемент (ЭГЭ), а сборочной единицей электрогенерирующий канал (ЭГК), состоящий как правило из последовательтно соединенных ЭГЭ. Наибольшее распространение получили ЭГЭ и соответственно ЭГК коаксиального типа. С целью получения минимальных размеров ТРП и максимального использования объема активной зоны (а.з.) для размещения ЭГК и получения таким образом максимальной электрической мощности, снимаемой с единицы а.з. ТРП, используют реакторы на быстрых нейтронах, где в а.з. отсутствует замедлитель. Однако требования минимальных масс космической ЯЭУ приводят к необходимости дальнейшего уменьшения объема а.з. ТРП, что достигается с помощью замены части ЭГК на бустерные твэлы. The unit cell of the TRP is an electricity generating element (EGE), and the assembly unit is an electricity generating channel (EGE), which usually consists of series-connected EGE. The most widespread EGE and, accordingly, EGC coaxial type. In order to obtain the minimum TRP size and maximize the use of the core volume (ac) for the placement of EGCs and thus obtain the maximum electric power removed from the ac unit TRP, they use fast neutron reactors, where no moderator. However, the requirements of the minimum masses of a space nuclear power plant lead to the need for a further decrease in the volume of a.s. TRP, which is achieved by replacing part of the EGC with booster fuel rods.

В России и в США [1, 2] проводились исследования по разработке ЯЭУ электрической мощностью 25 250 кВт для космических станций, жестко укрепленных на корабле, либо соединенных с ним гибкой связью. Особенность этих установок состоит в том, что число ЭГК в а.з. ТРП меньше, чем это требуется для обеспечения ядерной критичности. Критичность достигается с помощью использования бустерных твэлов путем замены части ЭГК или добавлением в а.з. ТРП бустерных твэлов. In Russia and in the USA [1, 2], studies were conducted on the development of nuclear power plants with an electric power of 25,250 kW for space stations rigidly mounted on a ship or connected to it by flexible communications. The peculiarity of these installations is that the number of EGCs in a.z. TRP is less than that required for nuclear criticality. Criticality is achieved through the use of booster fuel rods by replacing a part of the EGC or adding to the gas station. TRP booster fuel rods.

Для космических ТРП характерны требования высоких удельных энергомассовых характеристик и длительного времени работы ТРП в форсированном режиме, достигаемом года и более. Для таких ТРП температура теплоносителя, охлаждающая оболочки ЭГК и бустерных твэлов может достигать 1300 К и более. Температура в топливном материале (ТМ) бустерного твэла будет еще выше и зависит от теплофизических характеристик ТМ, конструктивных особенностей выполнения твэлов и режимов работы ТРП. Высокие значения плотности тепловыделения и температуры приводят к интенсивному выделению газообразных продуктов деления (ГПД) из ТМ. Выделение части ГПД из ТМ приводит к росту давления газов внутри оболочки твэла и может привести к ее разрушению. Это обстоятельство требует от конструкции бустерного твэла не только удовлетворения требуемым критическим параметрам ТРП, но и высокой ресурсоспособности, что можно достичь выводом ГПД за пределы твэла и снижения нагрузки на оболочку бустерного твэла от распухающего ТМ. Space TRP is characterized by the requirements of high specific energy-mass characteristics and the long operating time of the TRP in the forced mode, which can be achieved for a year or more. For such TRP, the temperature of the coolant, the cooling shell of the EGC and booster fuel rods can reach 1300 K or more. The temperature in the fuel material (TM) of the booster fuel rod will be even higher and depends on the thermophysical characteristics of the TM, the design features of the fuel rods and the modes of operation of the TRP. High values of heat density and temperature lead to intensive release of gaseous fission products (GPA) from HM. Isolation of a part of the GPA from a fuel cell leads to an increase in gas pressure inside the fuel cladding and can lead to its destruction. This circumstance requires the design of the booster fuel rod not only to satisfy the required critical parameters of the TRP, but also to have high resource life, which can be achieved by moving the GPA beyond the limits of the fuel rod and reducing the load on the cladding of the booster fuel rod from the swelling TM.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является ТРП, активная зона которого состоит из ЭГК, часть которых заменена на бустерные твэлы. The closest to the invention in technical essence is the TRP, the active zone of which consists of EGCs, some of which are replaced by booster fuel rods.

Оболочка бустерного твэла испытывает существенные нагрузки не только от ГПД выходящих из ТМ, но и от механического контакта взаимодействия между ТМ и оболочкой из-за увеличения диаметра топливного сердечника в результате температурного расширения и радиационного распухания. Увеличение диаметрального зазора между ТМ и оболочкой твэла повышает стойкость оболочки твэла, но оно ограничено перегревом центра топлива. В процессе работы возникающие радиальные трещины в наиболее холодных периферийных зонах топлива расширяются. Если сила сцепления (трения) между оболочкой бустерного твэла и ТМ достаточна, то возникает локальная деформация оболочки в зонах расположения радиальных трещин. При циклических изменениях мощности (пуск и останов ТРП) эти напряжения релаксируются не полностью, и повторение циклов приводит к разрушению оболочки твэла. The shell of the booster fuel rod experiences significant loads not only from the GPA emerging from the TM, but also from the mechanical contact of the interaction between the TM and the shell due to an increase in the diameter of the fuel core as a result of thermal expansion and radiation swelling. An increase in the diametrical gap between the fuel element and the cladding of the fuel element increases the resistance of the cladding of the fuel element, but it is limited by overheating of the fuel center. During operation, the resulting radial cracks in the coldest peripheral zones of the fuel expand. If the adhesion (friction) force between the cladding of the booster fuel element and the TM is sufficient, then a local deformation of the cladding occurs in the zones where radial cracks are located. During cyclic changes in power (starting and stopping the TRP), these voltages are not completely relaxed, and repetition of cycles leads to the destruction of the cladding of a fuel rod.

Зазор между ТМ и оболочкой бустерного твэла оказывает сильное термическое сопротивление тепловому потоку идущему от ТМ к оболочке и таким образом приводит к существенному скачку температуры в ТМ. The gap between the fuel element and the cladding of the booster fuel rod exerts strong thermal resistance to the heat flux coming from the fuel element to the cladding and thus leads to a significant jump in temperature in the fuel element.

Для оксидного топлива это может привести к резкому увеличению массопереноса ТМ из нагретых зон и конденсации его на относительно холодной оболочке бустерного твэла. Радиальный массоперенос может привести к уменьшению зазора между сердечником из ТМ и оболочкой бустерного твэла вплоть до полного его исчезновения. Причем, в сконденсированном на оболочку слое ТМ температура и соответственно пластичность его резко падают, что вызывает большие напряжения и деформацию оболочки бустерного твэла. For oxide fuel, this can lead to a sharp increase in the mass transfer of HM from the heated zones and its condensation on the relatively cold cladding of the booster fuel element. Radial mass transfer can lead to a decrease in the gap between the core of TM and the cladding of the booster fuel rod until it disappears completely. Moreover, in the TM layer condensed onto the cladding, the temperature and, accordingly, its ductility drop sharply, which causes high stresses and deformation of the cladding of the booster fuel element.

Карбидно-нитридное топливо, более "жесткое" по сравнению с оксидным топливом, поскольку имеет более высокую теплопроводность и соответственно меньшие температуры в ТМ. В условиях высоких тепловых нагрузок, имеющих место в бустерных твэлах ТРП на быстрых нейтронах, это обстоятельство приводит к неблагоприятному воздействию ТМ на оболочку. Сердечник растрескивается на несколько сегментов. Расклиненные образовавшимися при этом крошками сегменты плотно прижимаются к оболочке и при дальнейшем распухании вызывают в ней локальную деформацию, что приводит к разрушению [5]
Техническим результатом, достигаемым при использовании изобретения, является повышение работоспособности ТРП путем увеличения ресурса работы бустерных твэлов за счет снижения нагрузки на оболочку бустерного твэла от температурного расширения и радиационного распухания ТМ.
Carbide-nitride fuel is more “hard” compared to oxide fuel, since it has higher thermal conductivity and correspondingly lower temperatures in HM. Under the conditions of high thermal loads occurring in booster fuel rods of TRP with fast neutrons, this circumstance leads to an adverse effect of the TM on the cladding. The core cracks into several segments. The segments wedged by the resulting crumbs are tightly pressed against the shell and, upon further swelling, cause local deformation in it, which leads to destruction [5]
The technical result achieved by using the invention is to increase the operability of the TRP by increasing the service life of the booster fuel rods by reducing the load on the cladding of the booster fuel rod due to thermal expansion and radiation swelling of the TM.

Указанный технический результат достигается в ТРП, содержащем активную зону, набранную из термоэмиссионных электрогенерирующих каналов и бустерных твэлов, имеющих зазор между топливным материалом и оболочкой бустерного твэла, в зазор между топливным материалом и поверхностью оболочки бустерного твэла введена упругая система теплопередающих мостиков. The indicated technical result is achieved in a TRP containing an active zone composed of thermionic electricity generating channels and booster fuel elements having a gap between the fuel material and the cladding of the booster fuel element, an elastic system of heat-transfer bridges is introduced into the gap between the fuel material and the surface of the cladding of the booster fuel element.

Система теплопередающих мостиков выполнена из тугоплавкого металла или сплава на основе тугоплавкого металла. The system of heat transfer bridges is made of refractory metal or an alloy based on refractory metal.

В качестве тугоплавкого металла использованы вольфрам, молибден или сплавы на их основе. Tungsten, molybdenum, or alloys based on them are used as refractory metal.

Система теплопередающих мостиков может быть выполнена в виде перфорированной тонкостенной цилиндрической оболочки, охватывающей топливный материал, разрезанной по образующей и скрученной в нахлест, по внешней стороне которой, в плоскости проходящей через ось цилиндрической оболочки, расположены соединенные по образующим цилиндрической оболочки тонкостенные пластины, ширина которых превышает величину зазора между топливным материалом и оболочкой бустерного твэла. The system of heat transfer bridges can be made in the form of a perforated thin-walled cylindrical shell, covering the fuel material, cut along a generatrix and twisted into an overlap, on the outside of which, in the plane passing through the axis of the cylindrical shell, thin-walled plates connected along the generators of the cylindrical shell are located, the width of which exceeds the gap between the fuel material and the cladding of the booster fuel element.

Система теплопередающих мостиков может быть выполнена в виде сетки, скрученной по цилиндрической поверхности и охватывающей топливный материал, унизанной прикрепленной к ней радиально направленными отрезками тонкой проволоки, длина которой превышает величину зазора между топливным материалом и оболочкой бустерного твэла. The system of heat transfer bridges can be made in the form of a grid twisted along a cylindrical surface and covering the fuel material, humiliated attached to it by radially directed segments of a thin wire, the length of which exceeds the gap between the fuel material and the shell of the booster fuel rod.

Система теплопередающих мостиков может быть выполнена в виде спутанной системы тонкой проволоки, заполняющей зазор между топливным материалом и оболочкой бустерного твэла. The system of heat transfer bridges can be made in the form of an entangled system of thin wire filling the gap between the fuel material and the shell of the booster fuel element.

Предложение выполнить систему теплопередающих мостиков из тугоплавких металлов W и Mo или сплавов на их основе появилось потому, что эти металлы удачно сочетают необходимые для высокой работоспособности и надежности ТРП (особенно для быстрого реактора) следующие важные свойства:
1) высокую температуру плавления;
2) высокую теплопроводность;
3) хорошую совместимость с ТМ в рассматриваемом температурном режиме;
4) невысокое сечение захвата (особенно у Mo).
The proposal to implement a system of heat transfer bridges made of refractory metals W and Mo or alloys based on them appeared because these metals successfully combine the following important properties necessary for high efficiency and reliability of TRP (especially for a fast reactor):
1) high melting point;
2) high thermal conductivity;
3) good compatibility with TM in the considered temperature mode;
4) a low capture cross section (especially for Mo).

Предложение выполнять систему теплопередающих мостиков в виде перфорированной тонкостенной цилиндрической оболочки, разрезанной по образующей, или в виде сетки не препятствует равномерному распуханию ТМ и свободному выходу ГПД из ТМ. The proposal to implement a system of heat transfer bridges in the form of a perforated thin-walled cylindrical shell cut along a generatrix, or in the form of a mesh does not prevent uniform swelling of the TM and the free exit of the GPA from the TM.

На чертеже фиг. 1 приведена конструкционная схема предложенного ТРП; на фиг. 2 конструкционная схема бустерного твэла ТРП; на фиг. 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 детализация отдельных узлов бустерных твэлов. In the drawing of FIG. 1 shows a structural diagram of the proposed TRP; in FIG. 2 structural diagram of the TRP booster fuel rod; in FIG. 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 detailing of individual nodes of booster fuel elements.

ТРП 1 содержит активную зону 2, которая набрана из ЭГК 3 и бустерных твэлов 4. Снаружи а.з. 2 размещен боковой отражатель 5 и торцевые отражатели 6, 7. В боковом отражателе 5 размещены органы СУЗ 8, например, в виде поворотных цилиндров с нейтронопоглощающими вставками 9. На фиг. 1 показаны также трубки 10 для вывода ГПД в коммутационную камеру 11 ТРП 1 и далее в резервуар-отстойник ГПД 12. Бустерные твэлы 4 (фиг. 2), содержат оболочку 13, заключающую ТМ 14, с зазором 15 заполненным системой теплопередающих мостиков, детально показанных на фиг. 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. TRP 1 contains an active zone 2, which is composed of EGC 3 and booster fuel rods 4. Outside 2, a lateral reflector 5 and end reflectors 6, 7 are placed. In the lateral reflector 5 there are placed CPS bodies 8, for example, in the form of rotary cylinders with neutron absorbing inserts 9. In FIG. 1 also shows tubes 10 for outputting the GPA to the switching chamber 11 of the TRP 1 and further to the reservoir-settling tank of the GPA 12. Booster fuel rods 4 (Fig. 2) contain a cladding 13 enclosing TM 14 with a gap 15 filled with a system of heat transfer bridges, shown in detail in FIG. 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9.

На фиг. 3, 8 система теплопередающих мостиков выполнена в виде перфорированной тонкостенной цилиндрической оболочки 16, разрезанной по образующей и скрученной внахлест, как показано на фиг. 3. По образующим расположены соединенные с оболочкой 16 тонкостенные пластины 17. In FIG. 3, 8, the system of heat transfer bridges is made in the form of a perforated thin-walled cylindrical shell 16, cut along a generatrix and lap-twisted, as shown in FIG. 3. Thin-walled plates 17 connected to the shell 16 are located along the generators.

На фиг. 4, 5, 9 конструкция теплопередающих мостиков выполнена в виде сетки 18, скрученной по цилиндрической поверхности и унизанной радиально прикрепленными к ней отрезками проволоки 19. In FIG. 4, 5, 9, the design of the heat transfer bridges is made in the form of a grid 18, twisted along a cylindrical surface and humbled by pieces of wire 19 radially attached to it.

На фиг. 6, 7 теплопередающие мостики выполнены в виде спутанной тонкой проволоки 20, заполняющей зазор 15. In FIG. 6, 7, the heat transfer bridges are made in the form of a tangled thin wire 20 filling the gap 15.

Термоэмиссионный реактор-преобразователь работает следующим образом. Thermionic reactor converter operates as follows.

После сборки ТРП 1 и подсоединения его ко всем системам ЯЭУ, проводятся необходимые проверки и, при космическом использовании, ТРП 1 в составе ЯЭУ выводится в космос на радиационно-безопасную орбиту. After the assembly of the TRP 1 and its connection to all NPP systems, the necessary checks are carried out and, in space use, the TRP 1 as part of the NPP is put into space in a radiation-safe orbit.

По команде с Земли или автоматически производится пуск ТРП 1 путем поворота органов СУЗ 8, расположенных в боковом отражателе 5 поглощающими вставками 9 от активной зоны 2. При достижении критичности ТРП 1, в топливном материале ЭГК 3 и бустерных твэлов 4 начинает выделяться тепло. Уровень тепловой мощности поднимается до рабочего. At the command of the Earth, the TRP 1 is automatically launched by turning the BPS bodies 8 located in the side reflector 5 with absorbing inserts 9 from the core 2. Upon reaching the criticality of the TRP 1, heat begins to be generated in the fuel material of the EGC 3 and booster fuel rods 4. The level of thermal power rises to the working one.

В результате деления ядер U235 образуются продукты деления. Часть газообразных продуктов деления (основной объем ГПД составляют криптон и ксенон) выделяется из ТМ 14 и попадает в зазор 15, образованный ТМ 14 и оболочкой 13, и далее по трубкам 10 выводится в коммутационную камеру 11 ТРП 1, откуда ГПД попадает в резервуар-отстойник 12. Оставшаяся часть продуктов деления участвует в распухании ТМ.As a result of fission of the nuclei of U 235 , fission products are formed. A part of the gaseous fission products (the main volume of the GPA is krypton and xenon) is released from the TM 14 and enters the gap 15 formed by the TM 14 and the shell 13, and then through the tubes 10 it is discharged into the switching chamber 11 of the TRP 1, from where the GPA enters the settling tank 12. The remainder of the fission products is involved in the swelling of TM.

В термоэмиссионных ЭГК 3 часть тепловой энергии непосредственно преобразуется в электроэнергию, которая подается потребителю. Непреобразованная часть тепла ЭГК 3 и тепло бустерных твэлов 4 отводится теплоносителем ЯЭУ и сбрасывается в космос излучением. In thermionic EGC 3, part of the thermal energy is directly converted into electricity, which is supplied to the consumer. The unconverted part of the heat of the EGC 3 and the heat of the booster fuel rods 4 are removed by the nuclear coolant carrier and discharged into space by radiation.

Причем тепловая энергия, выделяемая в ТМ 14 бустерного твэла 4, передается через систему теплопередающих мостиков (фиг. 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) на оболочку 13, охлаждаемую теплоносителем ЯЭУ. Moreover, the thermal energy released in the TM 14 of the booster fuel element 4 is transmitted through a system of heat transfer bridges (Fig. 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) to the shell 13, cooled by the coolant of the nuclear power unit.

Как показано на фиг. 3, 8 тепловая энергия из ТМ 14 через перфорированные тонкостенные оболочки 16, по тонкостенным пластинам 17 попадает на оболочку 13 бустерного твэла 4 и далее к теплоносителю ЯЭУ. Под действием распухающего ТМ 14 скрученная внахлест перфорированная оболочка 16 слегка раскручивается, не препятствуя увеличению объема ТМ 14. Тонкостенные пластины 17, выполненные в виде фольги, деформируются, не оказывая заметного усилия на оболочку бустерного твэла 13. ГПД, выходящие из ТМ 14, через отверстия в оболочке 16 беспрепятственно попадают в зазор 15 и далее по трубкам 10 в коммутационную камеру 11 ТРП 1, откуда ГПД поступают в резервуар-отстойник 12. As shown in FIG. 3, 8, thermal energy from ТМ 14 through perforated thin-walled shells 16, through thin-walled plates 17 enters the cladding 13 of the booster fuel rod 4 and then to the coolant of the nuclear power plant. Under the action of swelling TM 14, the lapped perforated shell 16 is slightly untwisted, not preventing the increase in the volume of TM 14. Thin-walled plates 17 made in the form of a foil are deformed without exerting noticeable force on the shell of the booster fuel rod 13. GPA exiting TM 14 through holes in the shell 16 freely enter the gap 15 and then through the tubes 10 into the switching chamber 11 of the TRP 1, from where the GPA enter the settling tank 12.

Как показано на фиг. 4, 5, 9 тепловая энергия из ТМ 14 по сетке 18 и отрезкам тонкой проволоки 19 попадает на оболочки 13 бустерного твэла 4 и далее теплоносителем ЯЭУ сбрасывается в космос излучением. Сетка 18 и отрезки тонкой проволоки 18 образуют упругую систему теплопередающих мостиков, не препятствующую распуханию ТМ 14 и выходу ГПД в зазор 15 и далее за пределы ТРП 1 в резервуар-отстойник 12. As shown in FIG. 4, 5, 9, the thermal energy from the TM 14 along the grid 18 and the segments of the thin wire 19 falls on the shell 13 of the booster fuel rod 4 and then the heat carrier of the nuclear power plant is discharged into space by radiation. The grid 18 and pieces of thin wire 18 form an elastic system of heat transfer bridges that does not prevent the swelling of TM 14 and the GPA exit into the gap 15 and beyond beyond the TRP 1 into the settling tank 12.

Как показано на фиг. 6, 7, тепловая энергия из ТМ по спутанной тонкой проволоке 20, заполняющей зазор 15, передается на оболочку 13 бустерного твэла 4 и далее с помощью теплоносителя ЯЭУ сбрасывается в космос. Упругая система теплопередающих мостиков, в виде спутанной проволоки 20, не препятствует распуханию ТМ 14 и выходу ГПД в зазор 15 и далее из бустерного твэла 4 по трубкам 10 за пределы ТРП 1 в резервуар-отстойник 12. As shown in FIG. 6, 7, the thermal energy from the TM through a tangled thin wire 20 filling the gap 15 is transferred to the cladding 13 of the booster fuel element 4 and then is discharged into space using the nuclear power carrier. An elastic system of heat transfer bridges, in the form of a tangled wire 20, does not prevent the swelling of ТМ 14 and the GPA exit into the gap 15 and further from the booster fuel rod 4 through tubes 10 outside the TRP 1 to the settling tank 12.

Как показывают предварительные оценки, предложение по устанавке в бустерных твэлах упругой системы теплопередающих мостиков позволяет увеличить ресурс и надежность работы термоэмиссионного реактора-преобразователя за счет:
1) снижения температуры в топливном материале бустерных твэлов ТРП;
2) резкого замедления процесса "испарение-конденсация" топливного материала в бустерных твэлах ТРП;
3) более стабильной открытой пористости в ТМ, способствующей беспрепятственному выходу ГПД из бустерного твэла;
4) предотвращения контакта распухающего ТМ с оболочкой бустерного твэла.
As preliminary estimates show, the proposal to install an elastic system of heat transfer bridges in the booster fuel rods allows increasing the life and reliability of the thermionic converter reactor due to:
1) lowering the temperature in the fuel material of the TRP booster fuel rods;
2) a sharp slowdown in the process of "evaporation-condensation" of the fuel material in the booster fuel rods TRP;
3) a more stable open porosity in the TM, contributing to the unhindered exit of the GPA from the booster fuel rod;
4) prevent contact of the swelling TM with the cladding of the booster fuel element.

Claims (6)

1. Термоэмиссионный реактор-преобразователь, содержащий активную зону, набранную из термоэмиссионных электрогенерирующих каналов и бустерных твэлов, имеющих зазор между топливным материалом и оболочкой бустерного твэла, отличающийся тем, что в зазор между топливным материалом и поверхностью оболочки бустерного твэла введена упругая система теплопередающих мостиков. 1. Thermionic reactor-converter containing an active zone composed of thermionic electricity generating channels and booster fuel elements having a gap between the fuel material and the cladding of the booster fuel element, characterized in that an elastic system of heat transfer bridges is introduced into the gap between the fuel material and the surface of the cladding of the booster fuel element. 2. Реактор-преобразователь по п.1, отличающийся тем, что система теплопередающих мостиков выполнена из тугоплавкого металла или сплава на основе тугоплавкого металла. 2. The reactor Converter according to claim 1, characterized in that the system of heat transfer bridges is made of refractory metal or an alloy based on refractory metal. 3. Реактор-преобразователь по п.2, отличающийся тем, что в качестве тугоплавкого металла использованы вольфрам, молибден или сплавы на их основе. 3. The reactor-converter according to claim 2, characterized in that tungsten, molybdenum or alloys based on them are used as refractory metal. 4. Реактор-преобразователь по п.1, отличающийся тем, что система теплопередающих мостиков выполнена в виде перфорированной тонкостенной цилиндрической оболочки, охватывающей топливный материал, разрезанной по образующей и скрученной внахлест, по внешней стороне которой в плоскости, проходящей через ось цилиндрической оболочки, расположены соединенные по образующим цилиндрической оболочки тонкостенные пластины, ширина которых превышает величину зазора между топливным материалом и оболочкой бустерного твэла. 4. The reactor-converter according to claim 1, characterized in that the heat transfer bridge system is made in the form of a perforated thin-walled cylindrical shell, covering the fuel material, cut along the generatrix and twisted overlap, on the outside of which are located in a plane passing through the axis of the cylindrical shell Thin-walled plates connected along the generatrices of the cylindrical shell, the width of which exceeds the gap between the fuel material and the cladding of the booster fuel element. 5. Реактор-преобразователь по п.1, отличающийся тем, что система теплопередающих мостиков выполнена в виде сетки, скрученной по цилиндрической поверхности и охватывающей топливный материал, унизанной прикрепленной к ней радиально направленными отрезками тонкой проволоки, длина которой превышает величину зазора между топливным материалом и оболочкой бустерного твэла. 5. The reactor Converter according to claim 1, characterized in that the heat transfer bridge system is made in the form of a grid twisted along a cylindrical surface and covering the fuel material, humiliated attached to it by radially directed pieces of thin wire, the length of which exceeds the gap between the fuel material and a booster fuel cladding. 6. Реактор-преобразователь по п.1, отличающийся тем, что система теплопередающих мостиков выполнена в виде спутанной системы тонкой проволоки, заполняющей зазор между топливным материалом и оболочкой бустерного твэла. 6. The converter reactor according to claim 1, characterized in that the heat transfer bridge system is made in the form of a tangled thin wire system filling the gap between the fuel material and the booster fuel cladding.
RU95101553A 1995-02-09 1995-02-09 Thermal-emission converting reactor RU2084044C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95101553A RU2084044C1 (en) 1995-02-09 1995-02-09 Thermal-emission converting reactor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95101553A RU2084044C1 (en) 1995-02-09 1995-02-09 Thermal-emission converting reactor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU95101553A RU95101553A (en) 1996-07-27
RU2084044C1 true RU2084044C1 (en) 1997-07-10

Family

ID=20164512

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU95101553A RU2084044C1 (en) 1995-02-09 1995-02-09 Thermal-emission converting reactor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2084044C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Андреев П.В. и др. Перспективы использования термоэмиссионных ЯЭУ для межорбитальных перелетов космических аппаратов в околоземном пространстве. - Атомная энергия, т. 73, вып. 5.- 1992, с.347. 2. Gietren A.J., Fisher C.R. Homeyer W.G. 25 Kwe Thermionic Power System for Space BaseApplication "IEEE Conf. Rec. Termion. Convers Specialist 9th Annu. Conf., Miami Beach, Fla, 1970", Ney YorK, N.Y., 1970, 145 - 150, ИБ ППТЭЭ и ТЭ, вып. 1(114).- М.: 1972, с.173. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU95101553A (en) 1996-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2159479C2 (en) Thermionic reactor
US20180033501A1 (en) Nuclear reactor and a method of heat transfer from a core
US5428653A (en) Apparatus and method for nuclear power and propulsion
US4755350A (en) Thermionic reactor module with thermal storage reservoir
US3093567A (en) Nuclear device for generating electric power
CN109859859A (en) It is a kind of based on the thermally conductive no heat convection integral module formula microminiature space based reactor reactor core of tungsten
EP4066265A1 (en) Thermal power reactor
CN111341466A (en) Thermionic fuel element based on heat pipe cooling
RU2084044C1 (en) Thermal-emission converting reactor
US3444401A (en) Method and arrangement for generating energy from nuclear fission in a high temperature reactor
RU2165656C1 (en) Thermionic converter reactor
US3558935A (en) Gaseous-fueled nuclear reactors for electrical power production
RU2045793C1 (en) Thermionic conversion power reactor
US3387148A (en) Converter fuel element for nuclear reactors and method of producing the same
RU2076385C1 (en) Thermionic nuclear reactor-converter
RU2138096C1 (en) Thermionic conversion reactor
RU2282905C2 (en) Method for servicing space two-mode nuclear power unit incorporating thermionic converter reactor and additional heat-to-power converter
RU2224328C2 (en) Thermal emission reactor-converter of packaged circuit
RU2168794C1 (en) Stack-arrangement thermionic converter reactor
RU2151441C1 (en) Thermionic fast-fission conversion reactor
RU2238598C2 (en) Space-based double-mode nuclear power unit of transport-and-power module
RU2086036C1 (en) Thermionic conversion reactor
WO2022075058A1 (en) Nuclear reactor unit and cooling method for nuclear reactor unit
RU2173488C1 (en) Thermionic converter reactor
RU2230378C2 (en) Thermionic conversion reactor