RU2755795C1 - Генератор пара рабочего тела для термоэмиссионного реактора-преобразователя космической ядерной энергетической установки - Google Patents
Генератор пара рабочего тела для термоэмиссионного реактора-преобразователя космической ядерной энергетической установки Download PDFInfo
- Publication number
- RU2755795C1 RU2755795C1 RU2020141603A RU2020141603A RU2755795C1 RU 2755795 C1 RU2755795 C1 RU 2755795C1 RU 2020141603 A RU2020141603 A RU 2020141603A RU 2020141603 A RU2020141603 A RU 2020141603A RU 2755795 C1 RU2755795 C1 RU 2755795C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- container
- condensation
- steam generator
- zone
- working fluid
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
- F22B1/00—Methods of steam generation characterised by form of heating method
- F22B1/02—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers
- F22B1/06—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being molten; Use of molten metal, e.g. zinc, as heat transfer medium
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
- Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
Изобретение относится к генератору пара рабочего тела для термоэмиссионного реактора-преобразователя космической ядерной энергетической установки. Генератор содержит герметичный кольцевой контейнер, в котором размещены три зоны, заполненные капиллярной структурой разной пористости. В центральной зоне испарения размещен электронагреватель. Периферийная кольцевая зона конденсации снабжена защитными экранами, установленными с прокладкой из спеченного металлического волокна на наружной боковой и торцевой поверхностях контейнера. Транспортная зона соединяет зоны конденсации и испарения. Генератор пара снабжен холодильником-излучателем, который содержит по меньшей мере три тепловых трубы, выполненные с испарительной и конденсационной поверхностями. Тепловые трубы установлены равномерно по окружности внутренней боковой поверхности контейнера, ограничивающей зону конденсации генератора пара, и своими испарительными поверхностями неразъемно соединены с упомянутой поверхностью контейнера. На конденсационной поверхности каждой тепловой трубы установлена теплоизлучающая пластина. Техническим результатом является увеличение интенсивности активного теплоотвода с боковой внутренней поверхности контейнера, контактирующей с зоной конденсации генератора пара в термоэмиссионном реакторе-преобразователе космической ядерной энергетической установки. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к области термоэмиссионного преобразования тепловой энергии в электрическую и может быть использовано при создании генераторов пара рабочего тела для термоэмиссионного реактора-преобразователя космической ядерной энергетической установки.
Известен генератор пара рабочего тела для термоэмиссионного реактора-преобразователя космической ядерной энергетической установки, который представляет собой цилиндрический контейнер, на внутренней поверхности которого размещена капиллярная структура с запасом рабочего тела, а в центре расположен электронагреватель (журнал "Атомная энергия", Москва, т. 71, вып. 5, ноябрь 1991 г., с. 396-402).
Недостатком известного генератора пара рабочего тела для термоэмиссионного реактора-преобразователя космической ядерной энергетической установки является однократность использования рабочего тела, что приводит к необходимости полного запаса рабочего тела на весь ресурс, а также к возникновению проблем, связанных с выбросом рабочего тела в окружающее космическое пространство.
Известен генератор пара рабочего тела для термоэмиссионного реактора-преобразователя космической ядерной энергетической установки, содержащий кольцевой контейнер для рабочего тела, заполненный капиллярной структурой и разделенный на зоны испарения, конденсации и транспортную, при этом пористость зоны конденсации больше пористости зон испарения и транспортной, а кольцевой контейнер содержит в зоне конденсации канал для прохода газовых примесей, одна сторона которого соединена с межэлектродными зазорами термоэмиссионных преобразователей, а другая с окружающим пространством, причем к зоне конденсации примыкает участок теплоотвода, а на контейнере в зоне испарения расположено устройство для подвода тепла (журнал "Атомная энергия", Москва, т. 71, вып. 6, декабрь 1991 г., с. 573-575).
Недостатком известного генератора пара рабочего тела для термоэмиссионного реактора-преобразователя космической ядерной энергетической установки является отсутствие активного теплоотвода с боковой внутренней поверхности контейнера, контактирующей с зоной конденсации генератора пара, что приводит к необходимости увеличения первоначальной загрузки рабочего тела в случае большого ресурса ее работы.
Наиболее близким по назначению и совокупности существенных признаков к настоящему изобретению является генератор пара рабочего тела для термоэмиссионного реактора-преобразователя космической ядерной энергетической установки, содержащий герметичный кольцевой контейнер, в котором размещены заполненные капиллярной структурой разной пористости центральная зона испарения с электронагревателем, периферийная кольцевая зона конденсации, снабженная защитными экранами, установленными с прокладкой из спеченного металлического волокна на наружной боковой и торцевой поверхностях контейнера, и транспортная зона, соединяющая зоны конденсации и испарения, (патент РФ №2088840, МПК F22B 1/06, опубл. 27.08.1997).
Недостатком известного генератора пара рабочего тела для термоэмиссионного реактора-преобразователя космической ядерной энергетической установки является отсутствие активного теплоотвода с боковой внутренней поверхности контейнера, контактирующей с зоной конденсации генератора пара, что приводит к необходимости увеличения первоначальной загрузки рабочего тела в случае большого ресурса ее работы.
Технической проблемой настоящего изобретения является создание генератора пара рабочего тела для термоэмиссионного реактора-преобразователя космической ядерной энергетической установки, который характеризуется сохранением первоначального объема, циркулирующего в реакторе-преобразователе рабочего тела, что обеспечивает длительный ресурс работы космической установки без увеличения объема первоначальной загрузки рабочего тела.
Техническим результатом настоящего изобретения является увеличение интенсивности активного теплоотвода с боковой внутренней поверхности контейнера, контактирующей с зоной конденсации генератора пара.
Указанный технический результат достигается тем, что известный генератор пара рабочего тела для термоэмиссионного реактора-преобразователя космической ядерной энергетической установки, содержащий герметичный кольцевой контейнер, в котором размещены заполненные капиллярной структурой разной пористости центральная зона испарения с электронагревателем, периферийная кольцевая зона конденсации, снабженная защитными экранами, установленными с прокладкой из спеченного металлического волокна на наружной боковой и торцевой поверхностях контейнера, и транспортная зона, соединяющая зоны конденсации и испарения, согласно заявленному изобретению снабжен холодильником-излучателем, который содержит по меньшей мере три тепловые трубы, выполненные с испарительной и конденсационной поверхностями, при этом тепловые трубы установлены равномерно по окружности внутренней боковой поверхности контейнера, ограничивающей зону конденсации генератора пара, а каждая тепловая труба своей испарительной поверхностью неразъемно соединена с упомянутой поверхностью контейнера, при этом на конденсационной поверхности тепловой трубы установлена теплоизлучающая пластина.
Кроме этого, на поверхности защитного экрана выполнено терморегулирующее покрытие со степенью черноты не менее 0,9.
Снабжение генератора пара холодильником-излучателем из нескольких тепловых труб, размещенных равномерно по окружности внутренней боковой поверхности контейнера, ограничивающей зону конденсации генератора пара, позволяет увеличить интенсивность активного теплоотвода с зоны конденсации генератора пара. Выполнение на защитном экране терморегулирующего покрытия со степенью черноты не менее 0,9 также позволяет увеличить теплоотвод с зоны конденсации генератора пара.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен генератор пара рабочего тела для термоэмиссионного реактора-преобразователя космической ядерной энергетической установки (общий вид, продольный разрез), а на фиг. 2 изображен генератор пара рабочего тела для термоэмиссионного реактора-преобразователя космической ядерной энергетической установки (вид по стрелке А).
Генератор пара рабочего тела для термоэмиссионного реактора-преобразователя космической ядерной энергетической установки, содержит герметичный кольцевой контейнер 1, в котором размещены заполненные капиллярной структурой разной пористости периферийная кольцевая зона конденсации 2, центральная зона испарения 3 и транспортная зона 4, которая соединяет зону конденсации 2 и зону испарения 3. В качестве капиллярной структуры использовано спеченное металловолокно, спрессованное до необходимой пористости. Для создания направленного капиллярного напора пористая структура сформирована так, что размеры пор уменьшаются по направлению от зоны конденсации 2 к зоне испарения 3. Пористость капиллярной структуры зоны конденсации 2 больше пористости капиллярной структуры транспортной зоны 4, а пористость капиллярной структуры транспортной зоны 4 больше пористости капиллярной структуры зоны испарения 3. В транспортной зоне 4 выполнены отверстия 5, ограничивающие ее размеры. В зоне конденсации 2 выполнен канал 6 для прохода газовых примесей, одна сторона которого через патрубок 7 соединена с газоотводными трактами электрогенерирующих каналов (на чертеже не показано), а другая сторона через патрубок 8 соединена с окружающим пространством. Периферийная кольцевая зона конденсации 2 снабжена защитными экранами 9, которые предназначены для защиты от пробоя частицами техногенного происхождения и установлены на передней торцевой и наружной боковой поверхностях контейнера 1. На поверхности защитного экрана 9 выполнено терморегулирующее покрытие со степенью черноты не менее 0,9. На задней торцевой поверхности контейнера 1 расположен патрубок 10, предназначенный для подачи пара рабочего тела из зоны испарения 3 в межэлектродные зазоры электрогенерирующих каналов (на чертеже не показано). В центре зоны испарения 3 установлен электронагреватель 11. Для обеспечения надлежащего теплового режима зоны испарения 3 на наружной поверхности, ограничивающей эту зону, установлен теплоизоляционный экран 12. Необходимое температурное состояние зоны конденсации 2 обеспечено путем организации теплоотвода от контактирующей с ней поверхности контейнера 1. С передней торцевой и наружной боковой поверхностей контейнера 1 теплоотвод происходит излучением тепла в окружающее пространство с поверхности защитного экрана 9, на которой выполнено терморегулирующее покрытие со степенью черноты не менее 0,9. С внутренней боковой стороны контейнера 1, где затруднен теплоотвод излучением, теплоотвод осуществляется с помощью холодильника-излучателя, который выполнен на основе по меньшей мере трех тепловых труб 13. Тепловые трубы 13, выполненные с испарительной и конденсационной поверхностями, установлены равномерно по окружности внутренней боковой поверхности контейнера 1, ограничивающей зону конденсации генератора пара. Каждая тепловая труба 13 своей испарительной поверхностью неразъемно, например, посредством пайки, соединена с упомянутой поверхностью контейнера 1, при этом на конденсационной поверхности тепловой трубы 13 установлена теплоизлучающая пластина 14. Защитный экран 9 снабжен прокладкой 15, которая размещена между защитным экраном 9 и поверхностью контейнера 1.
Генератор пара рабочего тела для термоэмиссионного реактора-преобразователя космической ядерной энергетической установки работает следующим образом.
В исходном состоянии весь цезий (рабочее тело) находится в кольцевом контейнере 1 в твердом состоянии и заполняет зону конденсации 2, зону испарения 3 и транспортную зону 4. Во время пуска термоэмиссионного реактора-преобразователя производится подача электропитания на электронагреватель 11. При этом цезий в зоне испарения 3 переходит в парообразное состояние. Заданная температура зоны испарения (до 320°С) определяет необходимое давление пара рабочего тела в межэлектродных зазорах электрогенерирующих каналов (до 5 торр). Пар цезия из зоны испарения 3 через патрубок 10 подается в межэлектродные зазоры электрогенерирующих каналов. В электрогенерирующих каналах пар цезия смешивается с газообразными продуктами деления, поступающими из топливного сердечника электрогенерирующих каналов, откуда смесь рабочего тела и газообразных примесей через соответствующие газоотводные тракты электрогенерирующих каналов и патрубок 7 поступает в канал 6, где на поверхности капиллярной структуры рабочее тело конденсируется, проходит по транспортной зоне 4 в зону испарения 3. При этом происходит разделение пара цезия и газообразных примесей, которые через патрубок 8 удаляются в окружающее (космическое) пространство. Конденсация рабочего тела происходит за счет организации надлежащего температурного состояния зоны конденсации 2, вследствие чего обеспечивается необходимый запас цезия в системе для поддержания ее работоспособности в течение всего периода функционирования термоэмиссионного реактора-преобразователя космической ядерной энергетической установки вследствие многократного использования цезия.
Claims (2)
1. Генератор пара рабочего тела для термоэмиссионного реактора-преобразователя космической ядерной энергетической установки, содержащий герметичный кольцевой контейнер, в котором размещены заполненные капиллярной структурой разной пористости центральная зона испарения с электронагревателем, периферийная кольцевая зона конденсации, снабженная защитными экранами, установленными с прокладкой из спеченного металлического волокна на наружной боковой и торцевой поверхностях контейнера, и транспортная зона, соединяющая зоны конденсации и испарения, отличающийся тем, что он снабжен холодильником-излучателем, который содержит по меньшей мере три тепловые трубы, выполненные с испарительной и конденсационной поверхностями, при этом тепловые трубы установлены равномерно по окружности внутренней боковой поверхности контейнера, ограничивающей зону конденсации генератора пара, а каждая тепловая труба своей испарительной поверхностью неразъемно соединена с упомянутой поверхностью контейнера, при этом на конденсационной поверхности тепловой трубы установлена теплоизлучающая пластина.
2. Генератор пара рабочего тела по п. 1, отличающийся тем, что на поверхности защитного экрана выполнено терморегулирующее покрытие со степенью черноты не менее 0,9.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020141603A RU2755795C1 (ru) | 2020-12-16 | 2020-12-16 | Генератор пара рабочего тела для термоэмиссионного реактора-преобразователя космической ядерной энергетической установки |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020141603A RU2755795C1 (ru) | 2020-12-16 | 2020-12-16 | Генератор пара рабочего тела для термоэмиссионного реактора-преобразователя космической ядерной энергетической установки |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2755795C1 true RU2755795C1 (ru) | 2021-09-21 |
Family
ID=77851996
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020141603A RU2755795C1 (ru) | 2020-12-16 | 2020-12-16 | Генератор пара рабочего тела для термоэмиссионного реактора-преобразователя космической ядерной энергетической установки |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2755795C1 (ru) |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2084056C1 (ru) * | 1995-02-07 | 1997-07-10 | Акционерное общество закрытого типа "ККИП" | Барогальванический конвертор (варианты) и насос, входящий в его состав |
RU2088840C1 (ru) * | 1992-11-26 | 1997-08-27 | Государственное предприятие "Красная звезда" | Генератор пара рабочего тела |
US20150098544A1 (en) * | 2013-10-09 | 2015-04-09 | Anatoly Blanovsky | Sustainable Modular Transmutation Reactor |
WO2015134047A1 (en) * | 2014-03-03 | 2015-09-11 | Blacklight Power, Inc. | Photovoltaic power generation systems and methods regarding same |
KR101731817B1 (ko) * | 2016-04-18 | 2017-05-04 | 한국원자력연구원 | 사이펀 원리를 이용한 냉각계통을 가지는 원자로 및 그 동작 방법 |
KR101780474B1 (ko) * | 2016-10-31 | 2017-09-21 | 한국원자력연구원 | 원자로 냉각 계통 및 그 작동 방법 |
KR101815392B1 (ko) * | 2016-09-30 | 2018-01-04 | 한국수력원자력 주식회사 | 열교환기 및 이를 포함하는 원자로건물 피동 냉각시스템 |
EP3407374B1 (en) * | 2017-05-22 | 2020-01-08 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Power generation device for generating electricity using heat |
RU2719601C1 (ru) * | 2019-08-06 | 2020-04-21 | Акционерное Общество "Ордена Ленина Научно-Исследовательский И Конструкторский Институт Энерготехники Имени Н.А. Доллежаля" | Термоэмиссионный реактор-преобразователь |
-
2020
- 2020-12-16 RU RU2020141603A patent/RU2755795C1/ru active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2088840C1 (ru) * | 1992-11-26 | 1997-08-27 | Государственное предприятие "Красная звезда" | Генератор пара рабочего тела |
RU2084056C1 (ru) * | 1995-02-07 | 1997-07-10 | Акционерное общество закрытого типа "ККИП" | Барогальванический конвертор (варианты) и насос, входящий в его состав |
US20150098544A1 (en) * | 2013-10-09 | 2015-04-09 | Anatoly Blanovsky | Sustainable Modular Transmutation Reactor |
WO2015134047A1 (en) * | 2014-03-03 | 2015-09-11 | Blacklight Power, Inc. | Photovoltaic power generation systems and methods regarding same |
KR101731817B1 (ko) * | 2016-04-18 | 2017-05-04 | 한국원자력연구원 | 사이펀 원리를 이용한 냉각계통을 가지는 원자로 및 그 동작 방법 |
KR101815392B1 (ko) * | 2016-09-30 | 2018-01-04 | 한국수력원자력 주식회사 | 열교환기 및 이를 포함하는 원자로건물 피동 냉각시스템 |
KR101780474B1 (ko) * | 2016-10-31 | 2017-09-21 | 한국원자력연구원 | 원자로 냉각 계통 및 그 작동 방법 |
EP3407374B1 (en) * | 2017-05-22 | 2020-01-08 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Power generation device for generating electricity using heat |
RU2719601C1 (ru) * | 2019-08-06 | 2020-04-21 | Акционерное Общество "Ордена Ленина Научно-Исследовательский И Конструкторский Институт Энерготехники Имени Н.А. Доллежаля" | Термоэмиссионный реактор-преобразователь |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5421322A (en) | Central solar receiver | |
US3926722A (en) | Reactor vessel head support arrangement | |
RU2702664C2 (ru) | Ядерный реактор, в частности компактный ядерный реактор с жидкометаллическим охлаждением | |
RU2755795C1 (ru) | Генератор пара рабочего тела для термоэмиссионного реактора-преобразователя космической ядерной энергетической установки | |
JP5727799B2 (ja) | 原子炉格納容器の熱輸送装置 | |
US3406090A (en) | Nuclear reactor fuel element | |
RU2595261C2 (ru) | Электрогенерирующая сборка термоэмиссионного реактора-преобразователя (варианты) | |
RU2347291C1 (ru) | Термоэмиссионный электрогенерирующий модуль активной зоны ядерного реактора с прямым преобразованием энергии | |
US4658115A (en) | Laser fired steam boiler | |
KR20220077147A (ko) | 원자로로부터의 열 제거와 같은 열 제거를 위한 히트 파이프 네트워크와, 관련 시스템 및 방법 | |
JP2021096062A (ja) | 放射合成ガス冷却器 | |
KR102267244B1 (ko) | 열전 발전 장치 | |
RU2088840C1 (ru) | Генератор пара рабочего тела | |
US20220319724A1 (en) | Nuclear reactor | |
RU2724919C1 (ru) | Реактор-преобразователь | |
JP2015175506A (ja) | 配管被覆構造 | |
KR101501463B1 (ko) | 원자로 냉각장치 | |
RU2562234C1 (ru) | Космическая ядерная энергетическая установка | |
US3110273A (en) | Transpiration cooled boiler baffle | |
RU2637548C1 (ru) | Плазмотрон | |
JP6994403B2 (ja) | シール冶具、シール冶具運用方法およびシール冶具取付方法 | |
US10699815B2 (en) | Nozzle seal structure | |
EP3537052B1 (en) | Solar heat collector | |
RU2744588C1 (ru) | Способ предотвращения тепловых деформаций каркаса ротора дискового высокотемпературного вращающегося регенеративного подогревателя рабочего тела энергетической установки | |
RU2725161C1 (ru) | Охлаждаемая стенка токамака |