4 / 11
Ф.А. Баучкин
4
Инженерный журнал: наука и инновации
# 9·2016
При переходе от дугового режима к кнудсеновскому становится
очевидным, что конструкция многоэлементного гирляндного ЭГК, у
которой в центре каждого из последовательно коммутируемых эле-
ментов расположено топливо, характеризуется существенными недо-
статками. Прежде всего, в процессе работы ЭГК происходит распу-
хание, или так называемый свеллинг, топлива в полости эмиттера,
что вызывает деформацию оболочки эмиттера и изменение величины
МЭЗ. При повышенных температурах возможен значительный мас-
соперенос топлива на торцевые крышки электрогенерирующего эле-
мента (ЭГЭ), что может привести к разрушению сварных швов и им-
пульсному выбросу газообразных продуктов деления (ГПД) в МЭЗ.
В многоэлементном гирляндном ЭГК проблема попадания в меж-
электродное пространство ГПД, которые загрязняют межэлектрод-
ную среду, осаждаются на поверхностях электродов и изменяют их
эмиссионные свойства, имеет место даже в штатных режимах вслед-
ствие диффузионных процессов или при применении схемы вентили-
руемого ЭГЭ. Это недопустимо, поскольку давление в межэлектрод-
ной среде у кнудсеновского ТЭП должно быть как минимум на поря-
док ниже, чем у дугового.
Температура эмиттера в многоэлементных гирляндных ЭГК вто-
рого поколения не превышает 1900 К в режиме генерации тока, при
этом для них типична неизотермичность по длине, обусловленная
перепадами температур и потерями на коммутационных перемычках,
дистанционаторах и сравнительно длинных концевых элементах. В
то же время в кнудсеновском ЭГК требуется обеспечить температуру
эмиттера примерно 2200…2600 К и при отсутствии изотермичности
одной из главных опасностей будет повреждение дистанционаторов
и короткое замыкание электродов.
Тугоплавкая высокотемпературная тепловая труба.
В связи с
изложенным выше становится целесообразным расположение преоб-
разователей за пределами активной зоны (АЗ) реактора на конденса-
ционных концах тугоплавких высокотемпературных тепловых труб
(ТВТТ). Это дает ряд преимуществ, главные из которых — обеспече-
ние изотермичности ТЭП по всей длине благодаря свойствам ТВТТ и
локализация ГПД в АЗ, что делает невозможным их попадание в
МЭЗ [5]. Данная схема была предложена для термоэмиссионных
ЯЭУ второго поколения [6–11]. Однако описанные в данных источ-
никах схемы разрабатывали с учетом использования в них дуговых
ТЭП с рабочими температурами эмиттера 1600…2000 К, в связи с
чем некоторые конструкционные и технологические решения, приве-
денные в этих работах, не подходят для реализации вынесенной схе-
мы применительно к высокотемпературному кнудсеновскому ТЭП.
Предложенные авторами ТВТТ с Li в качестве РТ и корпусом из Mo
и его сплавов также не подходят, поскольку литиевые ВТТ работают