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Erfindung
Russische Föderation Patent RU2070751
Loop-Vorrichtung zum Testen
Thermionic Stromerzeugungs GAC
Name des Erfinders:. EINER Averyanov; VV Sinyavsky
Der Name des Patentinhabers: Rocket and Space Corporation "Energia" im.S.P.Koroleva
Adresse für die Korrespondenz:
Startdatum des Patents: 1994.06.16
Zweck: thermionische Energieumwandlung. Das erfindungsgemässe die Bildung einer zusätzlichen Quelle von Cäsiumdampf ( "false" Thermostat) in Cäsiumtrakts gazoreguliruemy Spalt in der Nähe des aktiven Teils des Leistungserzeugungsanordnung zu vermeiden, ist profiliert Grenze durchgeführt.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft eine thermionische Verfahren von Wärmeenergie in elektrische und thermische Physik des Reaktors überführt und kann für Labor- und Forschungsreaktor thermionische Energiewandler (TEC) und andere thermionische Brennelement verwendet werden.
Reaktorbrennelement-Tests, einschließlich thermionische Energieerzeugungseinheiten (EGS) ist ein wichtiger Schritt in der Arbeit aus dem Reaktor und Kraftwerk. Solche Tests werden in den Forschungskernreaktoren (LE) mit speziellen Loop-Geräte (PU), die oft als Loop-Kanäle (PC) durchgeführt.
Es gibt PCs für Reaktortests EGS (Auslegung und Prüfung von thermionischen Brennelement. VV Sinyavsky und andere. Atomizdat, 1981, S. 24-28.). Der Hauptzweck der PC-Software ähnlich zu den Bedingungen der Betriebsbedingungen des EGS-Test (für die Wärmeableitung, die Elektrodentemperatur, Druck Cäsiumdampf, etc.). Von diesem Standpunkt aus in der folgenden typischen PC-System identifiziert werden: Bereitstellung von Energie, Wärmeabfuhr und Temperaturregelung; liefern Steilheitsparameter des Mediums; Ausgabe elektrischer Energie; Überwachung und die Eigenschaften von EGS und PC-Systeme zu messen.
Als ein Prototyp in der aktiven Zone des ersten Kernkraftwerks (ebenda, s.27-28, Abbildung 2.10) Beton PU Reaktor EGS-Test "Topaz" nehmen.
PU besteht aus einem Körper, der innerhalb eines gekühlten Kühlmittel (Wasser) -Reaktor teplosbrosa System (ITS) platziert ist, angepasst Inneren EGS positioniert werden. STS, die wiederum umfasst ein Temperaturregelsystem, das eine kleine Lücke (Millimeter) ist, der mit Gas (Gasgemisch) evakuiert oder gefüllt werden kann. Krümmerdruck Gastemperatur wird durch Ändern der Komponenten oder das Verhältnis von Gas in den Spalt gesteuert wird. Die aktuellen Ergebnisse werden von der Masse isoliert und aus dem Vakuumraum durch eine Cäsium dichten Cermet Knoten entfernt. Die Zuverlässigkeit dieser Einheiten erhöhen, indem um sie herum auf der Außenseite eines Sicherheits Vorvakuum oder Hochvakuumkammer zu schaffen. Temperaturbereich PU-Knoten unterstützt entweder durch spezielle eingebettete elektrische Heizungen oder durch Wärmestrahlung in den Materialien dieser Seiten.
Die schwächste Einheit des PC ist teplosbrosa System von Land in der Nähe der Grenze der aktiven (wärmeerzeugenden) des EGS und seinem kalten Ende. Dies ist aufgrund der Tatsache, dass an diesem Punkt gibt es eine scharfe Änderung des Wärmeflusses durch die STS Gasspalt und damit die Temperaturdifferenz darin, ceteris paribus, proportional zu dem Wärmestrom Passing. Von besonderer Bedeutung ist der Unterschied in den Tests EGS energieintensiv. Da CTC kühlt Kühlmittel (Wasser) des Reaktors bei etwa der gleichen Temperatur entlang der PU, ein signifikanter Unterschied in der Temperaturdifferenz über der Funkenstrecke führt CTC zu einer drastischen Abnahme der Temperatur der Innenwand Cäsium Trakts in der Nähe des kalten Endes des aktiven EGS Grenzteil. Als Ergebnis können Sie den Pfad Bereich mit einer Temperatur unterhalb der Temperatur der Dampfquelle von Cäsium erhalten. Das Ergebnis ist bekannt - die Bildung eines "false" Thermostat mit der Unfähigkeit normalen Testmodus fortzusetzen. Dieser Fall ist im Detail in dem Buch besprochen VV Sinyavsky die "Methoden der die Eigenschaften von thermionischen Brennelementen Bestimmung" Energoatomisdat M., 1990, S.. 144145, Abb. 5-I. Wenn daher Aufgabe PU Gestaltung ist nicht Reduktionspfad Temperatur unterhalb der Temperatur der Dampfquelle von Cäsium zu ermöglichen.
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Es wird auf PU vorgeschlagen, umfassend ein Gehäuse, in dem die Quelle von Cäsiumdampf angeordnet sind, Cäsium Trakts und gekühlt in den Test der EGS mit Strom, wobei im Inneren des CTC Forschungsreaktor STS konfiguriert aufzunehmen gekühlt ein Spalt mit Gas oder Gasgemisch gefüllt werden soll, wobei der Spalt hergestellt profiliert, und die Breite des Spalts ist durch das Verhältnis ausgewählten Die Zeichnung zeigt ein Diagramm der UE. Sie umfasst ein Gehäuse 1, in dessen Innerem sich zwei Dampfquelle Cäsium sind, Cäsium Pfad 3 und 4. Im Inneren CTC CTC testende EGS platziert 5 bestehend aus einzelnen EGE 6, von denen jede enthält einen Brennstoff und den Emitterknoten 7, einen Verteiler 8 und einen Schlussbrücke 9 EGS. ist allen EGE Kollektorisolierung 10 und eine Abdeckung gemeinsamen 11. die letzte EGE haben kalten Enden 12 und 13, von denen einer von der Hülle elektrisch isoliert ist 11 erstreckt sich innerhalb des Cäsiums Trakt 3 und durch eine spezielle germovvodny Stift 14 aus dem Cäsium-Darm-Trakt 3 in einer Sicherheitskammer ableitet 15 . STS 4 weist 16 einen Zwischenraum, der mit Gas gefüllt oder evakuiert werden kann, wie beispielsweise Helium, unterschiedlichen Druck (oder Gasgemisch). Dieser Spalt 16, der 12 entlang der EGS 5 und seinem kalten Ende 12 und 13, gegenüber dem kalten Ende angeordnet ist, ist so geformt und 13 (Spaltabschnitte 17 bzw. 18). Außerhalb STS 5 wassergekühlten Reaktor 19. Die Schleifeneinrichtung vorgesehen ist und Vakuumanlagen, Gasversorgung, und andere Messparameter, die nicht in der Zeichnung dargestellt. |
Vorrichtung arbeitet wie folgt
Nachdem die PU mit EGS 5 Zellforschungsreaktor in seiner Eigenschaft auf das erforderliche Niveau angehoben installieren. Der Elektrodenspalt 20 EGS 5 Cäsiumdampfquelle 2 Cäsiumdampf auf Betriebsdruck zugeführt wird, ist die Sättigungstemperatur T cs gleich.
Die spiel 16,17 und 18 ist mit einem Gasdruck P g geliefert. Das Brennelement 7 Wärme erzeugt, von der ein Teil in Elektrizität umgewandelt wird, und untransformierten Abschnitt ( »90%) trifft der Kollektor 8 und weiter durch den Spalt 16 passiert, wird das Kühlmittel bei 19 Als Ergebnis wird die Temperaturdifferenz über den Zwischenraum 16, die Kollektortemperatur T ci entladen T cs. Nach vielen 17 und 18 des Spaltes entlang dem kalten Ende des Wärmeflusses ist viel kleiner (als die Erzeugung von Wärme aufgrund der Spaltung von Uran). Jedoch Profilierungs aufgrund der Spaltabschnitte 17 und 18 und die Temperatur hier Darm - Trakt, in dessen Innerem sich ein Cäsiumdampf oberhalb T cs ist.
Betrachten Sie das System Wärmebilanzgleichung für den Bereich in der Nähe der Grenze von PU kälte- und wärme Enden der EGS.
Für die radiale Wärmeübertragung pro Längeneinheit der Wärmedichte in dem kalten Ende g (Z) die gleiche ist (mit einer bestimmten Genauigkeit) in den Spalt zwischen dem kalten Ende und dem Tragrohr (g 1) in einem Trägerrohr (g 2), Helium Lücke , die wir brauchen Profilierung (g 3) und einem PC in dem Gehäuse (g 4) und zum Kühlen des Teils Kühlmittelgehäuse (g - Wert von 5 g (Z) definiert ist als
q (z) = q j+ q U (2)
wobei g J Joule Wärme,
q U Wärme von g-Erfassung in dem kalten Ende Material.
Mit einem kleinen Fehler
g (z) = g 1 = g 2 = g 3 = g = g 45. (3)
Da wir nicht daran interessiert, der Temperaturdifferenz zwischen dem kalten Ende und dem Trägerrohr und Kerntemperaturabfall sind, werden gazoreguliruemom Spalt, Gleichung (3) in der Form
g (Z) g 3
oder 
Unter gleichen Kühlmitteltemperatur T Kühlkörpertemperatur T, und der Wert von T cs mi n als minimale zulässige Wert für die Sättigungstemperatur von Cäsiumdampf bei einem geeigneten Druck (4), so erhält man (1).
Da sich die Informationen , die Effizienz und Realisierbarkeit der vorgeschlagenen technischen Lösungen unterstützen, eine typische PU EGS - Test bei einem Strom von 100 A, mit einem Wirkungsgrad von etwa 10% berücksichtigen , wenn die Kühlwassertemperatur von 40 ° C und einem Betriebsdruck Dampf Cäsium 4-6 mmHg T cs »360o C. kalten Ende Durchmesser von 6 mm entspricht , mit einer Wandstärke von 1,5 mm aus Niob, U -nagrev , die 188 W / m entspricht. Bei einem Strom von 100 A Gesamtwärmeeingangsleistung von 425 W / m.
Betrachten wir drei Varianten Gas Befüllen des Spalteinstellung: Helium, ein Helium-Stickstoff-Gemisch (50% bis 50%) und Luft. Die folgenden Werte erhalten wurden:
d ist nicht / r nt i 2,63; 
Aird / r nt i 0,28.
Für den letzteren Fall, bei r nt 12 mm Air wird eine d i 3,36 mm aufweisen. Im Falle eines kleineren Zwischenraum Cäsiumdampf kann an der Innenwand des Trägerröhrchens kondensieren eine zusätzliche Quelle von Cäsiumdampf ( "false" Thermostat) zu bilden.
Somit stellt die vorgeschlagene CP zuverlässigen Test der EGS durch die Möglichkeit der Bildung von "false" Thermostat Cäsium Trakts in der Nähe des aktiven Teils des EGS Grenze eliminiert, wobei strukturelle und technologischen Gründen ist es normalerweise nicht möglich ist, elektrische Heizungen diesen Trakt Bereich zu installieren.
FORDERUNGEN
Loopback-Gerät zum Testen thermionic Stromerzeugungsanordnung mit einem Gehäuse, das eine Quelle für Cäsiumdampf aufnimmt, Darm-Trakt Cäsium und gekühlten Forschungsreaktor teplosbrosa System abgekühlt ist so konfiguriert, in ihrem Test thermionic Montage zu passen, mit Strom und teplosbrosa System umfasst ein Ringspalt mit Gas gefüllt ist, oder eine Mischung von Gasen, dadurch gekennzeichnet, daß das Profilzwischenraum gebildet ist, das gegenüberliegende kalte Ende Spaltbreitenverhältnis ausgewählt ist aus 
wobei d (Z) Breite des Ringspalts mit Gas gefüllt ist, im Querschnitt Z, m;
d n.t Innendurchmesser von Cäsium - Darm - Trakt, m; 
minimal zulässige Temperatur der Innenwand des Cäsiums Trakts, K;
Eine Kühlmitteltemperatur T, K;
q (z) die lineare Wärmeleistung im Inneren des Cäsium-Darm-Trakt in Abschnitt Z, W / m;
l r Wärmeleitzahl, Gas, W / m ° Ch.
Druckversion
Erscheinungsdatum 05.04.2007gg
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