RU2364982C1 - Thermoionic reactor-converter - Google Patents

Thermoionic reactor-converter Download PDF

Info

Publication number
RU2364982C1
RU2364982C1 RU2008106830/28A RU2008106830A RU2364982C1 RU 2364982 C1 RU2364982 C1 RU 2364982C1 RU 2008106830/28 A RU2008106830/28 A RU 2008106830/28A RU 2008106830 A RU2008106830 A RU 2008106830A RU 2364982 C1 RU2364982 C1 RU 2364982C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sections
collectors
ege
shells
cesium
Prior art date
Application number
RU2008106830/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Семенович Титков (RU)
Алексей Семенович Титков
Алексей Николаевич Брюханов (RU)
Алексей Николаевич Брюханов
Original Assignee
Алексей Семенович Титков
Алексей Николаевич Брюханов
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 Алексей Семенович Титков, Алексей Николаевич Брюханов filed Critical Алексей Семенович Титков
Priority to RU2008106830/28A priority Critical patent/RU2364982C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2364982C1 publication Critical patent/RU2364982C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: physics; nuclear.
SUBSTANCE: invention concerns devices of direct transformation of thermal energy using an electric thermionic way. The thermionic reactor-converter (TRC), consists of sections of extended, electrogenerating elements (EGE) of cylindrical shape with high target energetic characteristics. The sections are executed on monolithic plates. The EGE have no collector isolation and allow gaining high voltage on TRC output terminals, without use of multilayered collector packages. The heat, released on the EGE collectors, is taken away by thermal pipes.
EFFECT: possibility to lead refinement of elements and full-scale trial of all design in out-of-pile experiments with imitation of nuclear fuel by electroheating.
6 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам прямого преобразования тепловой энергии в электрическую термоэмиссионным способом.The invention relates to devices for the direct conversion of thermal energy into electrical thermal emission method.

Известна конструкция термоэмиссионного реактора-преобразователя (ТРП) с высокими выходными энергетическими характеристиками, состоящая из секций электрогенерирующих элементов (ЭГЭ), не имеющих коллекторной изоляции и позволяющих набирать высокое напряжение на выходных клеммах ТРП, не прибегая к многослойным коллекторным пакетам; удаление тепла, выделяющегося на коллекторах ЭГЭ, осуществляется с помощью тепловых труб; конструкция позволяет проводить полномасштабную отработку и испытания как отдельных элементов, так и всего ТРП в лабораторных стендовых условиях с имитацией тепла ядерного топлива электронагревом (патент №2299491, зарегистрирован 20 мая 2007 г., авторы: Титков А.С, Брюханов А.Н., Синявский В.В.) ТРП, состоит из секций протяженных ЭГЭ, выполненных на тепловых трубах, отводящих тепло, выделяющегося на коллекторах ЭГЭ; ЭГЭ имеют эмиттерные оболочки, заполненные ядерным топливом и коллекторы, установленные с межэлектродными зазорами, заполненными парами цезия, и коммутирующие проводники, выполненные в виде гофрированных лент с чередованием участков для закрепления вдоль оболочек эмиттеров и свободных участков, расположенных между гофрами с ортогональными отростками для соединения с коллекторами. Секции ЭГЭ жестко соединены друг с другом шпильками, расположенными по бокам секций, при этом отростки коммутирующих проводников неизолированной стороной прижимаются к коллекторам соседних секций. Для образования замкнутого объема, заполняемого парами цезия, секции герметизируются сваркой по периметру с помощью двух рамок, изготовленных из металлической фольги, и изолирующим слоем между ними.A known design of a thermionic converter reactor (TRP) with high output energy characteristics, consisting of sections of electricity generating elements (EGE) that do not have collector insulation and allow you to gain high voltage at the output terminals of the TRP without resorting to multilayer collector packages; the heat released on the collectors of the EGE is removed using heat pipes; the design allows full-scale testing and testing of both individual elements and the entire TRP in laboratory bench conditions with imitation of nuclear fuel heat by electric heating (patent No. 2299491, registered May 20, 2007, authors: Titkov A.S., Bryukhanov A.N., Sinyavsky VV) TRP, consists of sections of extended EGE, performed on heat pipes that remove heat released on the collectors of EGE; EGEs have emitter shells filled with nuclear fuel and collectors installed with interelectrode gaps filled with cesium vapors and switching conductors made in the form of corrugated tapes with alternating sections for fastening along the shells of emitters and free sections located between corrugations with orthogonal processes for connection with collectors. The EGE sections are rigidly connected to each other by pins located on the sides of the sections, while the processes of the switching conductors with the non-insulated side are pressed against the collectors of the neighboring sections. To form a closed volume filled with cesium vapor, the sections are sealed by perimeter welding using two frames made of metal foil and an insulating layer between them.

Недостатком этой конструкции ТРП является необычность и неизученность эмиттерной оболочки ЭГЭ швеллерной формы, что ведет к необходимости проведения большего объема экспериментальных исследований и технологических разработок и в конечном счете потребует значительных материальных средств и времени. Другим недостаткам является то, что в конструкции каждой секции имеется значительное количество сварных и паяных швов, что усложняет изготовление секции и снижает ее надежность.The disadvantage of this design of TRP is the unusual and unexplored emitter shell of the EGE channel shape, which leads to the need for more experimental research and technological development and ultimately will require significant material resources and time. Other disadvantages are that in the design of each section there is a significant number of welded and soldered seams, which complicates the manufacture of the section and reduces its reliability.

Целью изобретения является устранение проблемных и ненадежных элементов конструкции, упрощение изготовления и, соответственно, удешевление и повышение надежности при сохранении всех преимуществ известной конструкции.The aim of the invention is to eliminate problematic and unreliable structural elements, simplify manufacturing and, accordingly, reduce the cost and increase reliability while maintaining all the advantages of the known design.

Указанная цель достигается в конструкции ТРП, которая отличается от известной тем, что секции выполнены на монолитных платах, внутри которых созданы полости для паровых каналов коллекторных тепловых труб с сечением в виде двух полуокружностей, обращенных друг к другу выпуклыми сторонами и соединенных по бокам прямыми линиями; между этими полостями расположены цилиндрические полости, опирающиеся тупиковыми концами на перегородку, ограничивающую цезиевый объем, и заканчивающиеся открытыми концами на торцах плат; в отверстия на верхнем торце каждой платы впаяны герметично через изолирующий слой эмиттерные оболочки цилиндрической формы соосно с поверхностями полостей, которые являются коллекторами ЭГЭ; соосность обеспечивается изоляционной втулкой, расположенной на ограничивающей цезиевый объем перегородке, и стержнем от донышка эмиттерной оболочки. В отверстия на нижнем торце впаяны цилиндрические тепловые трубы, сбрасывающие тепло в окружающую среду; на боковых поверхностях плат напротив эмиттерных оболочек выполнены щели для вывода коммутирующих проводников и ввода паров цезия в межэлектродные зазоры.This goal is achieved in the design of the TRP, which differs from the well-known one in that the sections are made on monolithic boards, inside which cavities are created for the steam channels of collector heat pipes with a cross section in the form of two semicircles facing each other with convex sides and connected by straight lines on each side; between these cavities there are cylindrical cavities resting on dead ends on a septum bounding the cesium volume and ending on open ends on the ends of the boards; emitter shells of a cylindrical shape coaxially with the surfaces of the cavities, which are collectors of the EGE, are soldered tightly through the holes on the upper end of each board; Coaxiality is ensured by an insulating sleeve located on the septum bounding cesium volume and a rod from the bottom of the emitter shell. Cylindrical heat pipes soldered into the environment are soldered into the holes on the lower end; On the side surfaces of the boards opposite the emitter shells, slots are made for outputting the switching conductors and introducing cesium vapor into the interelectrode gaps.

Изготовление секций ЭГЭ на монолитных платах, сводит к минимуму количество сварок и паек, упрощает изготовление секций и повышает их надежность, а применение эмиттерных оболочек цилиндрической формы, совершенной и хорошо изученной, дает возможность использовать лабораторно-стендовую базу и технологии, разработанные при создании ядерной энергетической установки «Енисей», что приведет к существенному удешевлению и ускорению создания эффективного и надежного ТРП.The manufacture of EGE sections on monolithic boards minimizes the number of welds and solders, simplifies the manufacture of sections and increases their reliability, and the use of emitter shells of a cylindrical shape, perfect and well-studied, makes it possible to use a laboratory-bench base and technologies developed to create nuclear power installation "Yenisei", which will lead to a significant reduction in cost and accelerate the creation of an effective and reliable TRP.

Вышеизложенное поясняется графическим материалом, представленным на фиг.1-5.The foregoing is illustrated by the graphic material shown in figures 1-5.

Фиг.1. Схематический общий вид ТРП:Figure 1. Schematic general view of the TRP:

а) вид сверху; б) вид сбоку.a) top view; b) side view.

Фиг.2. Вид отдельной секции ЭГЭ со стороны коммутирующих проводников.Figure 2. View of a separate section of the EGE from the side of the switching conductors.

Фиг.3. Сечение А-А фиг.1(а).Figure 3. Section AA of FIG. 1 (a).

Фиг.4. Сечение Б-Б фиг.1(б).Figure 4. Section BB of FIG. 1 (b).

Фиг.5. Сечение С-С фиг.2.Figure 5. Section CC of FIG. 2.

Обозначения:Designations:

1 - секция ЭГЭ1 - EGE section

2 - ядерное топливо2 - nuclear fuel

3 - электрические клеммы ТРП3 - electrical terminals TRP

4 - изолирующий слой4 - insulating layer

5 - труба для откачки замкнутого объема и для напуска цезия5 - pipe for pumping a closed volume and for the inlet of cesium

6 - тепловая труба для сброса тепла в окружающую среду6 - heat pipe to discharge heat into the environment

7 - отросток коммутирующего проводника7 - the process of the switching conductor

8 - щель8 - gap

9 - изолирующий слой9 - insulating layer

10 - коллекторная тепловая труба10 - collector heat pipe

11 - изоляционная втулка11 - insulating sleeve

12 - паровой канал коллекторной тепловой трубы12 - steam channel of the collector heat pipe

13 - цилиндрическая полость для впаивания тепловой трубы, сбрасывающей тепло в окружающую среду13 - a cylindrical cavity for soldering a heat pipe that discharges heat into the environment

14 - цилиндрическая полость для впаивания эмиттерной оболочки14 - a cylindrical cavity for soldering the emitter shell

15 - коллектор15 - collector

16 - эмиттер16 - emitter

17 - рамка из металлической фольги17 - metal foil frame

18 - стягивающие шпильки18 - tightening studs

19 - изолирующее покрытие на коммутационном отростке.19 - insulating coating on the switching process.

Подготовка к работе и работа ТРП заключается в следующем. После сборки ТРП в полости эмиттерных оболочек вставляются электронагреватели и по определенной методике производится обезгаживание всего ТРП. После обезгаживания замкнутая полость ТРП соединяется герметично с источником паров цезия, температуры эмиттеров поднимаются до заданных значений и устанавливается рабочее давление паров цезия. ТРП начинает вырабатывать электрическую энергию, которую можно снимать с клемм ТРП. Определяются различные практически интересные режимы работы ТРП. Затем электронагреватели удаляют, в полости эмиттерных оболочек загружают ядерное топливо и запускается реакция деления. Выделяющееся тепло частично превращается в электрическую энергию, а частично сбрасывается различными процессами на коллекторы ЭГЭ и отводится с помощью коллекторных тепловых труб на тепловые трубы, сбрасывающие тепло в окружающую среду.Preparation for work and the work of the TRP is as follows. After the TRP assembly, electric heaters are inserted into the cavity of the emitter shells and, according to a certain technique, the entire TRP is degassed. After degassing, the closed cavity of the TRP is connected hermetically to the source of cesium vapor, the temperature of the emitters rises to the set values and the working pressure of the cesium vapor is set. TRP begins to generate electrical energy, which can be removed from the terminals TRP. Various practically interesting modes of TRP operation are determined. Then the electric heaters are removed, nuclear fuel is loaded into the cavity of the emitter shells and the fission reaction is started. The heat generated is partially converted into electrical energy, and partially discharged by various processes to the EGE collectors and is removed using collector heat pipes to heat pipes that discharge heat into the environment.

Claims (1)

Термоэмиссионный реактор-преобразователь, состоящий из секций протяженных электрогенерирующих элементов, имеющих эмиттерные оболочки, заполненные ядерным топливом; коллекторы, установленные с межэлектродными зазорами, заполненные парами цезия; коммутирующие проводники, выполненные в виде гофрированных лент с чередованием участков для закрепления вдоль оболочек эмиттеров и свободных участков, расположенных между гофрами с ортогональными отростками для соединения с коллекторами, и систему охлаждения коллекторов на тепловых трубах; секции жестко соединены друг с другом с помощью шпилек, расположенных по бокам секций, и герметизированы по периметру сваркой с помощью двух металлических рамок и изолирующего слоя между ними, образуя замкнутый объем, заполненный парами цезия, отличающийся тем, что секции выполнены на монолитных платах, внутри которых созданы полости паровых каналов коллекторных тепловых труб с сечением в виде двух полуокружностей, обращенных друг к другу выпуклыми сторонами и соединенных по бокам прямыми линиями; между этими полостями расположены цилиндрические полости, опирающиеся тупиковыми концами на перегородку, ограничивающую цезиевый объем, и заканчивающиеся открытыми концами на торцах плат; в отверстия на верхнем торце каждой платы впаяны герметично через изолирующий слой эмиттерные оболочки цилиндрической формы соосно с поверхностями полостей, которые являются коллекторами электрогенерирующих элементов, а в отверстия на нижнем торце впаяны цилиндрические тепловые трубы, сбрасывающие тепло в окружающую среду; на боковых поверхностях плат напротив эмиттерных оболочек выполнены щели для вывода коммутирующих проводников и ввода паров цезия в межэлектродные зазоры. Thermionic reactor-converter, consisting of sections of extended electric generating elements having emitter shells filled with nuclear fuel; collectors installed with interelectrode gaps filled with cesium vapor; switching conductors made in the form of corrugated tapes with alternating sections for fastening along the shells of emitters and free sections located between corrugations with orthogonal processes for connection with collectors, and a cooling system for collectors on heat pipes; the sections are rigidly connected to each other by means of pins located on the sides of the sections and sealed around the perimeter by welding with the help of two metal frames and an insulating layer between them, forming a closed volume filled with cesium vapor, characterized in that the sections are made on monolithic boards, inside which created the cavity of the vapor channels of the collector heat pipes with a cross-section in the form of two semicircles facing each other with convex sides and connected along the sides by straight lines; between these cavities there are cylindrical cavities resting on dead ends on a septum bounding the cesium volume and ending on open ends on the ends of the boards; emitter shells of a cylindrical shape are sealed into openings on the upper end of each board hermetically through an insulating layer, coaxially with the surfaces of the cavities that are collectors of electric generating elements, and cylindrical heat pipes are soldered into openings on the lower end, which discharge heat into the environment; On the side surfaces of the boards opposite the emitter shells, slots are made for outputting the switching conductors and introducing cesium vapor into the interelectrode gaps.
RU2008106830/28A 2008-02-26 2008-02-26 Thermoionic reactor-converter RU2364982C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008106830/28A RU2364982C1 (en) 2008-02-26 2008-02-26 Thermoionic reactor-converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008106830/28A RU2364982C1 (en) 2008-02-26 2008-02-26 Thermoionic reactor-converter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2364982C1 true RU2364982C1 (en) 2009-08-20

Family

ID=41151391

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008106830/28A RU2364982C1 (en) 2008-02-26 2008-02-26 Thermoionic reactor-converter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2364982C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2724919C1 (en) * 2019-12-18 2020-06-26 Акционерное общество "Государственный научный центр Российской Федерации - Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского" Reactor-converter

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2724919C1 (en) * 2019-12-18 2020-06-26 Акционерное общество "Государственный научный центр Российской Федерации - Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского" Reactor-converter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5137361B2 (en) Cell stack device and fuel cell module
JP4630058B2 (en) Fuel cell stack with improved pressure plate and current collector
JP2007059377A (en) Fuel battery module
CN106197104A (en) 3 D stereo hot superconductive temperature equalizing radiator and preparation method thereof
JPS58175267A (en) Fuel battery generating device
CN102428601A (en) Electrical energy storage device having flat cells and heat sinks
JP2005183089A (en) Fuel cell system
RU2364982C1 (en) Thermoionic reactor-converter
US2759112A (en) Electron tube thermoelectric generator
EP2819230A1 (en) Solid oxide fuel cell and manufacturing method and manufacturing apparatus for same
JP6093392B2 (en) Fuel cell module
JP4922556B2 (en) Fuel cell structure
RU2299491C1 (en) Thermionic converter reactor
JP6317553B2 (en) Fuel cell
CN102537919A (en) Steam boiler
JP2014150003A (en) Fuel cell stack
RU213234U1 (en) Collector node of a powerful microwave device
CN201781441U (en) Cable sealing mechanism of photovoltaic component junction box
US10636953B2 (en) Thermoelectric conversion module and method for manufacturing the same
CN209740705U (en) Ozone generating assembly and ozone generator thereof
CN201781440U (en) Cable connecting mechanism of photovoltaic component junction box
JP2006185647A (en) Fuel cell power generation system and unit for it
KR101282618B1 (en) Hot press apparatus for manufacturing membrane-electrode assembly
CN108033513B (en) Microwave radiation sewage treatment reaction system
CN210607409U (en) Multi-directional universal clamping piece for lithium battery cell parallel-serial group

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140227