Перспективный облик высокотемпературной ядерной энергетической установки
Авторы: Баучкин Ф.А.
Опубликовано в выпуске: #9(57)/2016
DOI: 10.18698/2308-6033-2016-9-1535
Раздел: Энергетическое, металлургическое и химическое машиностроение | Рубрика: Атомное реакторостроение, машины, агрегаты и технология материалов атомной промышленности
Предложены некоторые технические решения, которые позволяют реализовать бесстолкновительный режим с поверхностной ионизацией в высокотемпературных термоэмиссионных ядерных энергетических установках и оформить перспективный облик таких установок. Проведен анализ и выбор конструкционных материалов, способных обеспечить работоспособность и требуемые выходные параметры при повышенных температурах электродов. В частности, рассмотрена вынесенная схема расположения преобразователя относительно активной зоны реактора для обеспечения изотермичности преобразователя. Предложена перспективная одноканальная многоэлементная схема компоновки электрогенерирующего канала, в которой учтены недостатки как одноэлементной, так и многоэлементной гирляндной схемы. Также предложена схема термоэмиссионной электрогенерирующей сборки с внешним расположением ядерного топлива, которая обеспечивает простоту конструкции и принцип модульного построения активной зоны. Приведены результаты выполненного для дальнейшей проработки предлагаемой конструкции "пристрелочного" стационарного теплового расчета участка канала длиной 10 мм с использованием программного комплекса Star-CCM+.
Литература
[1] Квасников Л.А., Кайбышев В.З., Каландаришвили А.Г. Рабочие процессы в термоэмиссионных преобразователях ядерных энергетических установок. Москва, МАИ, 2001, 208 с.
[2] Ярыгин В.И. Физические основы термоэмиссионного преобразования энергии. Часть 1. Введение в специальность. Обнинск, ГНЦ РФ - ФЭИ, 2001, 78 с.
[3] Ключарев А.Н., Мишаков В.Г., Тимофеев Н.А. Введение в физику низкотемпературной плазмы. Санкт-Петербург, Изд-во СПбГУ, 2008, 224 с.
[4] Лендьел В.И., Навроцкий В.Т., Сабад Е.Н. Резонансы в рассеянии электронов на атомах и ионах. Успехи физических наук, 1987, № 3, с. 425.
[5] Мондт Д., Пиккет В. Перспективы термоэмиссионных реакторов с внешним и внутренним размещением горючего для систем с электрореактивными двигателями. Прямое преобразование тепловой энергии в электрическую и топливные элементы, 1971, № 10, с. 142.
[6] Pawlik E.V., Phillips W.M. A Nuclear Electric Propulsion Vehicle for Planetary Exploration. AIAA Paper 76-1041. Journal of Spacecraft and Rockets, vol. 14, 1977, pp. 518-524.
[7] Koenig D.R., Renken W.A., Salmi E.M. Heat Pipe Reactor for Space Applications. AIAA Paper 77-491.
[8] Mondt J.E., Stapfer C., Hsieh T.M. Nuclear Power Source for Electric Propulsion. AIAA Paper 79-2088.
[9] Евтихин В.А., Чуманов А.Н. Космическая ядерная энергетическая установка. Пат. 2129740 Российская Федерация. Опубл. 27.04.1999.
[10] Ярыгин В.И., Купцов Г.А., Ионкин В.И., Овчаренко М.К., Ружников В.А., Михеев А.С., Ярыгин Д.В. Термоэмиссионный электрогенерирующий модуль для активной зоны ядерного реактора с вынесенной термоэмиссионной системой преобразования тепловой энергии в электрическую (варианты). Пат. 2187156 Российская Федерация. Опубл. 10.08.2002. 3 с.
[11] Баучкин Ф.А. Проектный облик термоэмиссионной электрогенерирующей сборки вынесенного типа с тугоплавкой высокотемпературной тепловой трубой. Энергетика: эффективность, надежность, безопасность: материалы трудовXIXВсерос. науч.-техн. конф. Томский политехнический университет, 4-6 декабря 2013 г. В 2 т. Томск, Изд-во ООО "Скан", 2013, т. 1, с. 137-141.
[12] Дан П.Д., Рей Д.А. Тепловые трубы. Москва, Энергия, 1979, 272 с.
[13] Quataert D., Busse C., Geiger F. Long term behaviour of high temperature tungsten-rhenium heat pipes with lithium or silver as working fluid. Proc. 1st Int. Heat Pipe Conf., Paper 4-4. Stuttgart, 1973.
[14] Ивановский М.Н., Сорокин В.П., Чулков Б.А., Ягодкин И.В. Технологические основы тепловых труб. Москва, Атомиздат, 1980, 160 с.
[15] Горюнов Ю.В., Перцов Н.В., Сумм Б.Д. Эффект Ребиндера. Москва, Наука, 1966.
[16] Geiger F., Quataert D. Corrosion studies of tungsten heat pipes at temperatures up to 2650°C. Proc. 2nd Intern. Heat Pipe Conf. Bologna, Italy, 1976, vol. 1, pp. 347.
[17] Баучкин Ф.А. Расчетное сравнение электрогенерирующих сборок вынесенного типа с внутренним и внешним расположением топлива. (Готовится к печати).