Радиоизотопный генератор

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9 1 392 01 4 45/О ЕТЕНИЯВУ ИЕ ИЗ ОП сточизоОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) 1. Керлис УХарви Д. Иники энергии на радиоактивныхтопах. М "Мир, 1967, с. 5,2052. Термоэмиссионные преобразователи и .низкотемпературная плазма. ууЫЩ Под ред. Б.Я.Мойжеса и Г.Е,Пикуса.: М,", Наука"," 1973," с. 163,. рис.11,20(5 Ц)(57) РАДИОИЗОТОПНЦЙ ГЕНЕРАТОРс термоэмиссионным преобразователемэнергии, содержащим коаксиально расположенные внутренний эмиттер и охлаждаемый внешний коллекторный узел,которые отделены заполняемым парами цезия межэлектродным пространством, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью обеспечения автоматического поддержания на постоянном уровне выходных электрическихпараметров, коллекторный узел выпол;нен в виде;отделенных друг от другагазовым, .преимущественно гелиевым,зазором двух коаксиальных конусов,из которых внутренний, выполняющий роль коллектора,неподвижный,а внешний - подвижный, снвбжен рубашкой охлаждения и соединен с внутренним конусом через герметичныегибкие соединения, например сильфоны, а также через исполнительныйсиловой элемент. из пиролитическогографита, перемещающий внешний подвиж.ный конус в направлении увеличениягазового зазора между ним и внутрен-,ним неподвижным конусом и установленный в межэлектродном пространстветак, что кристаллографическая осьЖ графита совмещена с осью указанных конусов.1 77Изобретение относится к области непосредственного преобразования тепловой энергии в электрическую и преимущественно может быть использовано в термоэмиссионных преобразователях с изотопным источником тепла.Известно, что распад радиоактивного источника тепла во времени протекает по экспоненциальному закону. Ло этому же закону измеряется тепловой поток и температура нагревателя, непосредственно соединенного с преобразователем энергии. Поэтому генерируемая электрическая мощность убывает по мере уменьшения тепловой мощности применяемого изотопа.8 большинстве своем потребители энергии рассчитываются на постоянную потребляемую электрическую мощность, В связи с этим в радиоизотопных генераторах возникает проблема , стабилизации электрической мощности.Наиболее просто эта проблема разрешается применением изотопа по столь большим периодам полураспада (напримере Ро 1 Т 2=89 лет).по сравнению с которым время работы преобразователя энергии будет незначитель ным.Известен радиоизотопный генера тор с термоэмиссионным преобразователем энергии. В этом генераторе для регулирования выходной электрической мощности используется связь между переменным сопротивлением нагрузки и напряжением, создаваемым генератором, а стабилизация требуемого уровня электрической мощности осуществляется за сцет непрерывно уменьшающейся величины тока и увеличения напряжения на нагрузке так, что в течение всего периода работы генератора произведение текущей величины тока на величину текущего напряжения в любой. момент времени есть величина постоянная1 . Существует ограниченный класс потребителей, для которых основным параметром является стабильность по" требляемой мощности.-Большинство же потребителей рассчитываются .на постоянные электрические параметры по току и напряжению. Поэтому в из.,вестйом радиоизотопном генераторе предусматриваются электронные стабилизирующие устройства или преоб б 392 20 30 сиальных конусов, иэ которых внутренний, выполняющий роль коллектора- неподвижный, а внешний - подвижный, снабжен рубашкой охлаждения и соеди.нен с внутренним, конусом церез герметичные гибкие соединения, например сильфоны, а также через исполнительный силовой элемент из пиро.40 внешний подвижный конус в направлении увеличения газового зазора между ним и внутренним неподвижным конусом и установленный в межэлектродном пространстве так, что кристал лографическая ось - С графита совмещена с осью укаэанных конусов.В основе принципа регулированиявыходной электрической мощности ге",нератора с изотойным источником теп-" 50ла лежит зависимость плотности тока эмиссии ТЭП от температуры кпплектора при различных температурахэмиттера и определенном заданном рабочем напряжении, Такая зависимостьпредставлена на фиг. 1, где кривые 55 1, 2, 3, 1 и 5 соответствуют температурам эмиттера 1 б 00, 1550, 1500,1150 и 1450 С соответственно при наопряжении на нагрузке,=0,66 =сопэй,51015 разователи, которые усложняют генератор, снижают его надежность.Наиболее близким по числу совпадающих признаков является радиоизотопный генератор с термоэмиссионным преобразователем энергии, содержащим коаксиально расположенные внутренний эмиттер и охлаждаемый внешний коллекторный узел, которые отделаны заполняемым парами цезия межэлектРоДным пРостРанством 1 2 1 ы Однако в этом устройстве не решена проблема поддержания на постоянном уровне выходных электрицеских параметров.Целью изобретения является обеспецение автоматического поддержания:на. постоянном уровне выходных электрических параметров.Цель достигается тем, что в радиоизотопном генераторе с термоэмиссионным преобразователем энергии,содержащим коаксиально расположенные внутренний эмиттер и охлаждаемыйвнешний коллекторный узел, которыеотделены заполняемым парами цезия межэлектродным пространством, коллекторный узел выйолнен в виде отделенных друг от друга газовым, например гелиевым, зазором двух коаклитического графита, перемещающийа непосредственно процесс регулирова-ния изображен пунктирной линиейа Ьо 3,На фиг. 2 изображен описываемыйрадиоизотопный генератор, 5Радиоизотопный генератор имеетцилиндрический эмиттер 1, коаксиальнЬ расположенный коллектор 2 с кони"ческой наружной поверхностью и патрубок 3 для ввода паров цезия в межэлектродный объем термоэмиссионного преобразователя; подвижный конус1 с рубашкой охлаждения и патрубками 5 для входа и выхода теплоносителя; патрубок 6 для заполнения 15газовой полости,А; рабочий объем Б,соединенный с межэлектродным объемомгенератора через газодинамическоесопротивление 7 и ограниченный корпусом 8, выполненным в виде силь- Мфона, внутри которого размещен пиролитический графит, состоящий изблока 9 цилиндрических колец, неподвижным концом упирающегося во фланец 10, а подвижным - в .плунжер 11. гПри работе генератора пары цезия, проникая из межэлектродногообъема термоэмиссионного преобразователя в рабочий объем Б черезгазодинамическое сопротивление 7,насыщают графитовый блок 9 и вызыва 92ют его расширение. Расширение блока вызывает перемещение плунжера 11, который жестко связан с наружным корпусом генератора, рубашкой охлаж. денияи подвижным конусом 4. Смещение подвижного конуса относительно коллектора 2 приводит к увеличению .величины щунтирующего зазора и росту термического сопротивления,а это в свою очередь - к повышению темпе; - ратуры коллектора, т,е. при работе генератора автоматически приводится в соответствие текущая температура эмиттера ТЭП с температурой коллек" тора для поддержания требуемой величины плотности тока эмиссии при неизменяющемся выходном напряжении, причем темп изменения температуры коллектора, как и другие параметры,- задаются на основе расчета генератора.дОИспользование автоматической системы стабилизации выходной мощности радиоизотопного генератора выгодно отличает его от указанного прототипа, так как упрощает непосредственно генератор и повышает его надежность за счет исключения изсхемы электоонных стабилизирующих устройств"Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,едактор ОАркое вв е е е е е е евЗаказ 8180/6ВНИ Тираж 703 ПИ Государственн делам изобретен Москва, Ж, Рго комите й и откры увская на Подписноеа СССР е