Экспериментально-исследовательский термоэмиссионный электрогенерирующий канал

(56) Синявский В.В.испытания термоэмАтомиздат, 20-23. укторское бюро На о обьединения "Эне ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР .(ГОСПАТЕНТ СССР)ОПИСАНИЕ ИЗК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕ й, Ю.П,Ларионов иФ и др. Проектирование и иссионных твэлов, М,: Изобретение относится к термоэмиссионному методу преобразования тепловой энергии в электрическую и может быть использовано при экспериментальной отработке термоэмиссионных генераторов (ТГ).Термоэмисионный электрогенерирующий канал (ЭГК) является сборочной единицей генераторов и их отработка во время петлевых реакторных испытаний является важнейшим этапом создания ТГ.Известен ЭГК генератора Топаз, он состоит из 5 электрогенерирующих элементов (ЭГЭ) с молибденовым эмиттером, ниобиевым коллектором, которые отделены от кор. пуса (чехла) слоем изоляцииОсновной недостаток - невозможность измерения и оценки эн ергетической эффективности каждого ЭГЭ в ЭГК, так как при испытаниях не измеряется напряжение каждого ЭГЭ.В качестве прототипа гримем ЭГК с пятислойным коллектовным пакетом, он со 2(54) ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕРМОЭМИССИОННЫЙ ЭЛЕКТРОГЕНЕРИРУЮЩИЙ КАНАЛ (57) Использование; при экспериментальной отработке термоэмиссионных электро- генерирующих каналов. Сущность изобретения; в коллекторном пакете между двумя слоями электрической изоляции размещена оболочка в виде электрически изолированных друг от друга металлическихполос. Каждая полоса электрически соединена с межэлементной йеремычкой одного из элементов канала и снабжена клеммой для подсоединения к потенциометрическому зонду, 1 ил. стоит иэ последовательно соединеннйх спомощью межэлектродных перемычек отдельных ЭГЭ и коллекторного пакета, в котором два слоя изоляции, между которымиразмещена металлическая защитная оболочка (охранный электрод), и корпус (чехол)ЭГК.Основной недостаток тот же - невозможность измерения генерируемого каждым ЭГЭ напряжения, и следовательно,невозможность оценки энергетической эффективности каждого ЗГЭ (или групп идентичных ЭГЭ) с различающимисятехническими решениями.Цель изобретения - устранение указанных недостатков, а именно: обеспечениевозможности измерения напряжения каждого ЭГЭ,Укаэанная цель достигается предложенным экспериментально-исследовательским термоэмиссионьым ЭГК, содержащимпоследовательно соединенные с помощью10 20 25 30 40 межэлементных перемычек ЭГЭ, крайние из которых снабжечы эмиттерным или коллекторным токовыводами, и коллекторный пакет выполненный в виде наружного чехла и двух слоев изоляции, между которыми расположена электрически изолированная от чехла цилиндрическая оболочка, отличающийся тем, что оболочка выполнена в виде электрическйизолированных друг от друга полос, металлических, число которых выбрано на единицу меньше числа ЗГЭ (или групп идентичных ЭГЭ) в ЭГК и равномерно размещенных по образующим канала, причем каждая из полос электрически соединена с межэлементной перемычкой одного из ЭГЭ (или одной из групп идентичных ЗГЗ), а на торцевой части оболочки каждая из полос снабжена клеммой для подключенияк потенциометрическому зонду,На чертеже приведен предлагаемый Э ГК со схематическим изображением изме-:рительных систем. Экспериментальйо-исследовательскийЭГК состоит из отдельных ЭГЭ 1, который содержит топливный сердечник 2 из делящегося вещества; эми 1 терную оболочку 3,коллектор 4, межэлементную перемычку 5,внутренний 6 и наружный 7 слои изоляции,чехол (несущую трубку-корпус) 8. Между слоями 6 и 7 изоляции размещены металлические полосы 9. каждая из которых с помощью коммутационного узла 10 электрически замкнута на конец межэлементной перемычки 5 одного из ЭГЭ 1. Каждая полоса снабжена клеммой 11 для подсоединения к потенциометрическому зонду 12,Каждый ЭГЭ 1 может иметь различающйеся технические решения, например, может быть изготовлен иэ разных материалов(эмиттера, коллектора), иметь разную длину различные схемы газоотводных устройств-и т.п, Возможно изготовление ЗГК из групп идентичных ЗГЭ, когда в каждой группе из 2,3 и т,п. ЭГЭ одинаковые. технические решения; а-в разных группах - различающиеся. Поэтому число полос потенциометрических зондов - выбирается равным-числу различающихся ЭГЭ или групп идентичных ЗГЗ, Предложенное устройство работает следующим образом. Во время испытаний ЭГК в реакторе"в 1 оплйвном сердечнике 2 каждого ЗГЗ 1 генерируется тепло, часть которого в термозмиссионном преобразователе. образованном эмиттером 3 и коллектором 4, преобразуется в .электроэнергйю и отводится на-внешнюю нагрузку 13, Непреобразованная часть тепла О проходит через коллекторный пакет,измеряется калориметром 14 и снимается теплоносителем, Ток ЭГЭ измеряется амперметром 15, а напряжение каждого ЭГЭ (или групп идентичных ЭГЭ) измеряется вольтметром 16 вне ЗГК благодаря двум электрическим цепям, образованным межэлементной перемычкой 5, клеммой 11 в изоляции 6, полосе 9, коммуникационном узле 10 и потенциометрическом зонде 12 двух соседних ЭГЗ (или групп ЭГЭ). Так как ЭГЭ имеют различающиеся технические решения; то при одном и том же проходящем токе напряжения ЭГЭ будет разным, что и будет измерено а, следовательно, и оценена энергетическая эффективность каждого технйческого решения,В качестве конкретного примера реализации предлагаемого ЭГК рассмотрим типичный шестиэлементный ЭГК с ЗГЭ длиной 40 мм и диаметром 10 мм с ниобиевым коллектором, изоляцией из А 20 з с толщиной каждого слоя 0,3 мм и ниобиевого чехла толщиной 0,5 мм. Оболочка в виде 5 полос из ниобия толщиной 0,1 мм и шириной 2-3 мм. Коллекторный пакет изготовлен методом газостатического прессования. Коммутационные узла - ниобиевые пластины размером 2 - 3 мм получены напылением на одной из фаз изготовления коллекторного пакета, Различающиеся технические решения заключаются в различных свойствах эмиттера, а именно, вольфрам поликристаллический, вольфрам монокристаллический с осевой гранью (11), фасетированный вольфрам по двумя различающимся технологиям нанесения фасеток и, наконец, молибден с тонким вольфрамовым покрытием, молибден без покрытия,Эффективность и реализуемость предлагаемого способа были проверены косвенно при лабораторных испытаниях ТЗП с различающимися эмиттерами. При одинаковых токах напряжения ТЭП различались до 0,2 В, то есть почти на 30.Таким образом, предлагаемый экспериментально-исследовательский ЭГК позволяет: в одном ЭГК при одних испытаниях измерить рабочие напряжения отдельных ЭГЭ (или групп ЭГЭ) с различающимися техническимирешениями, тем самым повысить точность оценки энергетической эффективности различных технических решений, сократить время и стоимость исследовательского этапа отработки ЭГК.Ф о р мул а изобретения Экспериментально-исследовательский термоэмиссионный электрогенерирующий канал, содержащий последовательно соединенные с помощью межэлементных перемычек электрогенерирующие элементы,1786533 ставитель В.Синявскийхред М.Моргентал дактор Корректор З,Лончакова каз 250 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытия113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 ГКНТ СССР иэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1 крайние из которых снабжены эмиттерным или коллекторным токовыводом, и коллекторный пакет, выполненный в виде наружного чехла и двух слоев изсаяции, между которыми расположена электроизолированная от чехла цилиндрическая оболочка, 5 о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности путем обеспечения возможности измерения напряжения каждого электрогенерирующего элемента, оболочка выполнена в виде электроизоли рованных одна от другой продольных металлических полос, число которых выбрано на единицу меньшим числа электрогенерирующих элементов, и равномерно размещенных по образующим канала, причем каждая из полос электрически соединена с межэлектродной перемычкой одного из электрогенерирующих элементов, а на торцевой части оболочки каждая из полос снабжена клеммой для подключения к потенциометрическому зонду.