ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА

ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА


RU (11) 2063090 (13) C1

(51) 6 H01J45/00 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 20.11.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 93016637/07 
(22) Дата подачи заявки: 1993.03.31 
(45) Опубликовано: 1996.06.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1.Joseph R. Wetch. The Winter Annual Meeting.- Chicago, llinois, Nowember 27-December 2 1988 Desing of Survivable Small 5 to 40 kWe Space Nuclear Power Unit. 2.Андреев П.В., Грязнов Г.М. и др. Принципы построения и основные характеристики космических термоэмиссионных ЯЭУ с тепловым реактором длительного ресурса, Атомная энергия.- т.70, вып. 4, 1991, с.217 - 220. 
(71) Заявитель(и): Государственное предприятие "Красная Звезда" 
(72) Автор(ы): Аверкиев О.В.; Аристархов Ю.Д.; Ежов Н.И.; Жаботинский Е.Е.; Зарицкий Г.А.; Калинин В.А.; Сидоров В.Г.; Сливкин Б.В.; Шефтель Л.М. 
(73) Патентообладатель(и): Государственное предприятие "Красная Звезда" 

(54) ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА 

Использование: в космических энергетических установках на основе термоэмиссионного реактора-преобразователя (РП). Сущность: снижение затрат электрической мощности, необходимой для функционирования цезиевой системы, и сокращение времени подготовки системы к работе путем обеспечения подогрева зоны испарения и элементов цезиевого тракта за счет теплоподвода от системы прокачки теплоносителя и от нейтронопоглощающих элементов стержня безопасности. Ядерная энергетическая установка содержит термоэмиссионный реактор-преобразователь, включающий активную зону, камеру коммутации, корпус которой является частью корпуса реактора-преобразователя, и стержень безопасности, снабженный кожухом, участок которого, размещенный за пределами активной зоны, предназначен для размещения в нем нейтронопоглощающих элементов стержня безопасности после вывода его из активной зоны, а также обслуживающие реактор-преобразователь систему прокачки теплоносителя и регенеративную цезиевую систему, закрепленную на конструктивных элементах на корпусе камеры коммутации реактора-преобразователя и содержащую генератор пара цезия с зонами испарения и конденсации, кронштейны для его крепления, поглотитель примесей для химически активных газов и элементы тракта для подачи в реактор-преобразователь и возврата цезия, например клапаны и трубопроводы. В корпусе камеры коммутации со стороны элементов тракта для подачи цезия в реактор-преобразователь выполнены каналы для системы прокачки теплоносителя, а элементы тракта для подачи цезия в реактор-преобразователь размещены вблизи корпуса камеры коммутации для поддержания их рабочей температуры за счет теплообмена с корпусом камеры коммутации, причем по крайней мере один из элементов тракта для подачи цезия закреплен на корпусе камеры коммутации реактора-преобразователя через конструктивный элемент, выполненный из материала с высокой теплопроводностью, например меди, а кронштейны для крепления генератора пара цезия выполнены из материала с низкой теплопроводностью, например титана, и снабжены теплоизолирующими вставками в системе крепления генератора пара цезия на корпусе реактора-преобразователя, при этом зона конденсации расположена в самой удаленной от корпуса реактора-преобразователя части цезиевой системы, а установленный в тракте между реактором-преобразователем и зоной конденсации поглотитель примесей закреплен на стенке канала для системы прокачки теплоносителя. Кожух стержня безопасности установлен на корпусе реактора-преобразователя в положении, при котором участок кожуха, размещенный за пределами активной зоны, контактирует с генератором пара цезия со стороны зоны испарения генератора. 2 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к ядерным энергетическим установкам (ЯЭУ) и, в частности, к космическим энергетическим установкам на основе термоэмиссионного реактора-преобразователя (РП).

Известен ряд конструкций таких ЯЭУ, содержащих термоэмиссионный реактор-преобразователь, систему теплоотвода и систему безопасности на основе стержня безопасности (Desing of Survivable Small 5 to 40 kWe Space Nuclear Power Unit. Joseph R. Wetch The Winter Annual Meeting, Chicago, Ilinois, Nowember 27-December 2 1988).

Наиболее близким техническим решением к заявленному является ядерная энергетическая установка, содержащая термоэмиссионный реактор-преобразователь, включающий активную зону, камеру коммутации, корпус которой является частью корпуса реактора-преобразователя, и стержень безопасности, снабженный кожухом, участок которого, размещенный за пределами активной зоны, предназначен для размещения в нем нейтронопоглощающих элементов стержня безопасности после вывода его из активной зоны, а также обслуживающие реактор-преобразователь система прокачки теплоносителя и регенеративная цезиевая система, закрепленная на корпусе реактора-преобразователя, в состав которой входят генератор пара цезия с зонами испарения и конденсации, ловушка для химически активных газов и элементы тракта для подачи в реактор-преобразователь и возврата цезия (см. журнал "Атомная энергия" т.70, вып.4, 1991, c. 217 220).

Недостатками этой конструкции являются медленный разогрев при пуске ЯЭУ элементов тракта для подачи в реактор-преобразователь и возврата цезия и необходимость достаточно заметных затрат электрической мощности для достижения заданной температуры зоны испарения на режиме разогрева и в процессе работы ЯЭУ.

Задача, на выполнение которой направлено заявленное изобретение, - снижение затрат электрической мощности, необходимой для функционирования цезиевой системы, и сокращение времени подготовки системы к работе.

Технический результат использование температурного распределения по конструкции ЯЭУ для поддержания заданных температур элементов цезиевой системы.

Этот результат достигается тем, что в конструкции ЯЭУ со стороны элементов тракта для подачи цезия в реактор-преобразователь выполнены каналы для системы прокачки теплоносителя, а элементы тракта для подачи цезия в реактор-преобразователь размещены вблизи корпуса камеры коммутации для поддержания их рабочей температуры за счет теплообмена с корпусом камеры коммутации, причем по крайней мере один из элементов тракта для подачи цезия закреплен на корпусе камеры коммутации реактора-преобразователя через конструктивный элемент, выполненный из материала с высокой теплопроводностью, а кронштейны для крепления генератора пара цезия выполнены из материала с низкой теплопроводностью и снабжены теплоизолирующими вставками в системе крепления генератора пара цезия на корпусе реактора-преобразователя, при этом зона конденсации расположена в самой удаленной от корпуса реактора-преобразователя части цезиевой системы, а установленный в тракте между реактором-преобразователем и зоной конденсации поглотитель примесей закреплен на стенке канала для системы прокачки теплоносителя.

Кроме того, кожух стержня безопасности установлен на корпусе реактора-преобразователя в положении, при котором участок кожуха активной зоны контактирует с генератором пара со стороны зоны испарения генератора.

На фиг. 1 приведена конструктивная схема ЯЭУ в соответствие с признаками заявленного изобретения.

На фиг. 2 показано распределение температур по зонам генератора пара цезия, где Т температура корпуса генератора пара цезия, а R радиус генератора пара цезия.

Ядерная энергетическая установка (см. фиг. 1), содержащая реактор-преобразователь 1, включающий активную зону 2, камеру коммутации 3, корпус 4 которой является частью корпуса реактора-преобразователя 1, и стержень безопасности 5, снабженный кожухом 6, участок которого, размещенный за пределами активной зоны 2, предназначен для размещения в нем нейтронопоглощающих элементов стержня безопасности 5 после вывода его из активной зоны 2, а также обслуживающие реактор-преобразователь систему 7 прокачки теплоносителя и регенеративную цезиевую систему 8, закрепленную на корпусе реактора-преобразователя 1, в состав которой входят генератор 9 пара цезия с зонами испарения 10 и конденсации 11, поглотитель 12 примесей для химически активных газов, элементы 13 17 тракта для подачи в реактор-преобразователь и возврата цезия В корпусе 4 камеры 3 коммутации выполнены каналы 18 для системы прокачки теплоносителя, а элементы 13 15, 17 тракта для подачи цезия в реактор-преобразователь 1 размещены вблизи корпуса 4 камеры коммутации 3 для поддержания их рабочей температуры за счет теплообмена с корпусом 4 камеры коммутации 3, причем по крайней мере один из элементов 14 закреплен на корпусе 4 через конструктивный элемент 19, выполненный из материала с высокой теплопроводностью, например меди, а кронштейны 20 для крепления генератора 9 пара выполнены из материала с низкой теплопроводностью, например титана, и снабжены теплоизолирующими вставками 21 в системе крепления генератора пара 9 на корпусе 4 реактора-преобразователя 1, при этом зона конденсации 11 расположена в самой удаленной от корпуса 4 реактора-преобразователя 1 части цезиевой системы 8, а установленный в тракте между реактором-преобразователем 1 и зоной конденсации 11 поглотитель 12 примесей закреплен на стенке канала 18 для системы прокачки теплоносителя. Кроме того, кожух 6 стержня 5 безопасности установлен на корпусе 4 реактора-преобразователя 1 в положении, при котором участок кожуха 6 размещенный за пределами активной зоны 2, контактирует с генератором 9 пара цезия со стороны зоны испарения 10 генератора.

Кроме того, в качестве примера на фиг. 1 показана цезиевая система, в состав тракта которой входят следующие элементы: пусковой клапан 13, клапан 14 вакуумирования, отсечной клапан 15, клапан 16 возврата пара и трубопроводы 17.

Предложенное устройство работает следующим образом.

Благодаря прокачке теплоносителя по каналам 18, выполненным в корпусе 4 камеры коммутации 3, обеспечивается необходимый температурный режим как камеры коммутации 3, так и цезиевой системы 8, закрепленной на корпусе РП 1. При этом наиболее эффективный теплоподвод обеспечивается к элементам 13 15, 17, соединяющим зону испарения 10 с корпусом 4. В состав этих элементов, например могут входить пусковой клапан 13, клапан 14 вакуумирования, клапан отсечной 15 и трубопроводы 17. Причем эффективность теплоподвода к этим элементам повышается благодаря конструктивному элементу 19, имеющему ложемент для клапана 14 вакуумирования, изготовленному из материала с высокой теплопроводностью, например меди, и припаянному к корпусу 4. Этому же способствует теплоподвод к зоне испарения 10 от кожуха 6 при работающем РП 1, т.к. в это время внутри кожуха 6 вблизи зоны испарения 10 размещаются нейтронопоглощающие элементы стержня безопасности 5, в которых выделяется тепло под воздействием излучения из активной зоны 2 РП 1. Вместе с тем, изготовление кронштейнов 20 из материала с низкой теплопроводностью и введение в систему крепления генератора 9 пара на корпусе 4 теплоизолирующих вставок 21 позволяет обеспечить необходимое распределение температур по генератору 9 пара, температура зоны конденсации 11 которого должна быть ниже температуры зоны испарения 10 на 100К (см. фиг. 2). Для этой же цели зона конденсации 11 расположена в самой удаленной от корпуса реактора-преобразователя 1 части цезиевой системы, т. е. в самом холодном месте цезиевой системы 8, которое защищено от теплового излучения корпуса 4 и с которого обеспечивается теплоотвод излучением в окружающее пространство. Размещенный в тракте для возврата цезия поглотитель 12 примесей, который наиболее интенсивно поглощает химически активные газы при температуре выше 750К, закреплен вблизи трубопроводов системы 7 прокачки теплоносителя, благодаря чему теплоноситель, выходящий из РП 1, подогревает поглотитель 12 примесей до необходимой температуры. Достаточно сложное температурное состояние отдельных элементов скомпанованной таким образом ЯЭУ на пусковых и стационарных режимах обеспечивается без дополнительных электронагревателей и систем управления этими нагревателями.

Известно, что у аналогов ЯЭУ типа "Топаз" затраты электрической мощности на режиме пуска ЯЭУ, необходимые для разогрева элементов, связанных с цезиевой системой, включая элементы ЭГК, расположенные в камере коммутации, достигают более 500 Вт. Для ЯЭУ большей мощности эти затраты существенно возрастают из-за увеличения суммарной массы разогреваемых элементов. Поэтому, если не использовать предлагаемое решение, только для разогрева элементов ЯЭУ, связанных с цезиевой системой, потребуется до 20% емкости пусковой аккумуляторной батареи. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Ядерная энергетическая установка, содержащая термоэмиссионный реактор-преобразователь, включающий активную зону, камеру коммутации, корпус которой является частью корпуса реактора-преобразователя, и стержень безопасности, снабженный кожухом, участок которого, размещенный за пределами активной зоны, предназначен для размещения в нем нейтронопоглощающих элементов стержня безопасности после вывода его из активной зоны, а также обслуживающие реактор-преобразователь систему прокачки теплоносителя и регенеративную цезиевую систему, закрепленную на конструктивных элементах на корпусе камеры коммутации реактора-преобразователя и содержащую генератор пара цезия с зонами испарения и конденсации, кронштейны для его крепления, поглотитель примесей для химически активных газов и элементы тракта для подачи в реактор-преобразователь и возврата цезия, например клапаны и трубопроводы, отличающаяся тем,что в корпусе камеры коммутации со стороны элементов тракта для подачи цезия в реактор-преобразователь выполнены каналы для системы прокачки теплоносителя, а элементы тракта для подачи цезия в реактор-преобразователь размещены вблизи корпуса камеры коммутации для поддержания их рабочей температуры за счет теплообмена с корпусом камеры коммутации, причем по крайней мере один из элементов тракта для подачи цезия закреплен на корпусе камеры коммутации реактора-преобразователя через конструктивный элемент, выполненный из материала с высокой теплопроводностью, а кронштейны для крепления генератора пара цезия выполнены из материала с низкой теплопроводностью и снабжены теплоизолирующими вставками в системе крепления генератора пара цезия на корпусе реактора-преобразователя, при этом зона конденсации расположена в самой удаленной от корпуса реактора-преобразователя части цезиевой системы, а установленный в тракте между реактором-преобразователем и зоной конденсации поглотитель примесей закреплен на стенке канала для системы прокачки теплоносителя.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что кожух стержня безопасности установлен на корпусе реактора-преобразователя в положении, при котором участок кожуха, размещенный за пределами активной зоны, контактирует с генератором пара цезия со стороны зоны испарения генератора.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru