Способ преобразования ядерной энергии в электрическую и устройство для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК G21D7/00 

Изобретение относится к атомной энергетике и может быть использовано в тех областях народного хозяйства, где применяются ядерные реакторы для преобразования ядерной энергии в электрическую.

Цель изобретения снижение затрат энергии на собственные нужды, повышенно КПД, облегчение работы конструкционных материалов зч счет более низких темпера тур и уменьшение протечек радиоактивного вещества через неплотности при преобразовании ядерной энергии деления в электричество

Сущность предлагаемого способа иопг- няется чертежом

Смесь актирною и рабочего ЧРЩРСТН подают Р шелгпои кан.м 1 обргпотнныи перхним 2 и нижнем Л электродами Псч

конструкция помещена в постоянное электрическое поле, вектор которого направлен от анода к катоду (источники внешнего электрического поля не показаны). Для того, чтобы катод имел увеличенную поверхность сбора ионов, канал перекрыт равномерно расположенными внутри него ребрами 4, контактирующими с катодом и отделенными от анода изолирующей прослойкой 5, при этом ребра перекрывают по возможности большую часть толщины канала.

При замене мажитного поля на электрическое с одновременной установкой на поргрхности k IIода ребер более высокий КПД позволяет снизить температуру смеси, «то оЬлегчлет рчГхму комстру - мионных мате- рияпоп Длч грмлри 1птни 1 электрического гг.ка mrv CiiiVfM не ),чмп п, ц унижении

О

ел

CJ 4

ел

СЛ

Газа ПОЭГОМу МОЖНО ПОЧЩ пещь К К фторид урЧЧг) В рРЗ 1О Г -((О I, ) 4-1 .1

ключигь -мтрять - нрр1ии MI ДРИ.Н -мне

СМРСИ ПО КОНТУРУ И умРЧЫМИТК Ч Ч иРГНО ТЬ

утачки par.-юакти о то Р П1Г( гтч н« плотности OMTypj

R системе поддрпжичаюн п м повнч способ твующие просеканию перк ции деления Нлщ имер вел конструкция выполнена з виде ядерною реактор0 /уби 4i сюифо; мы г целим набором ji-rr non из ютспых гечериг уртч тпе- т pi, «хы ч (дна смежны тле1 трод f ni i /рэмоьок между ними игрзют роп ппаглмнм

turf, т ъЧЛг)) I ПИ КиН( ч И РО i Ч гц) 10/С Ч ИЗ МГц 1Д( РН -ir ,

)pain, p -i I фи ° inM и ii1 HI MI i i i i,u -о зк i. ри «ч кто полч н од т я ,v Л1 i вич ioi

НИКЗЮЩРГО Ь ргч ЬТЧгР pOK ii -i , П|,|.ПИГ,/ir.il РГО . Я О 1у i CfiOiarHf JT l ПЭ ЧНРШНРМГЮГ И|- Jl ,111 ЦХ ГТРНОК ОКр РПЩ 1V fri i ОЧ TO/I i «П

iV/олки /чтения (и мн п irir/я,11. in iiOH.iMH при ДРИ-копии Р-mi -v % t n f ) го гт JJ производят и низаци он С

г.(о cUOVOP СОЭДГП3 J. р П i i

( naOoHOi- moFJiTHHv f i - т i он ич -- 0 (101 / ч i н чк п ч

ЦИ НЭХО, UCC В П К i( 1||1Ч)Ч п Г( V IT Lif

TO/IP потрикающи ino iooi i и rnvo тельнье r 4/ir i тег FI опчч .m пениях d п оГпьгмо ririTMi f 3 r rr

РНУТР°ННОО РОЛ Г ГН 1 I , 1 Pi И 11 (Ы Lv НЯ Ю рХНЗС 1 31Г1ДТ /гт1 i r 1 1П1 р Г)р, I ОГП// ИНЧ- От ТНОДТИ И| - |НГ1

прл лоикг4/ S

MoivifHU iiiu3 м HI ,1 ), р iii и i ip

тОГСМОГР11ЦТ 111Ю чi I / Ч

|ДИГ ii ОрОг) i ITSVI «1 Г(

полохии пьнп off 1 неч ч. -i JA 1 ч г )0ч юрез BHCiiJH4i т итн ппмиопп i rm г11

В /ЗКР ЭЛОКТПМЧ0 I ОГП

УС1ЯН01 КЗ ( r1 1И1 )П фИЯОДИТ К ОД1|( ПрО )HOf v | | ,,i (,(-, п , Г1РЯХРННОГ Ч I НСЧЧНРГ П|(1 i t Ti|fJ-j( ГО ЧТО ГИПОН1К Г 1Н П1 Г ii ОГ1 i . I (I к орГ-ij- TV I и II lliia I PI И 1 f I ICI I Or ° i if Г1ЛЗ 5МЫ (ИЗ ТД Tin/if F .)( 101 v f,n м О пп г)Л ПОМОРУ НОСТЬ уЯ Hfl t J IH 0ГЧГ i H 1 Ю Г Of ДМЧОНННС i К 1 I О/, 1 f 1 Г, П К I

,1.«личина r r ни + rMMf ) bnri| p ipf г t :, j

1 ИТИР ГП01ЦТДМ K T, 1 i f /L ° V, I П IT КП/i, Г Г Э1ЮНИ ГГЧ ПЯЧН 1И I I 1 I

Ofj ТПРННЫ ,)t ( )H Tr ill l ДТ )фф Ч- Т vl It HI-1И I1 1, I I .inm M 41 M f

ГОМ tl i ,3 I1 °TfU H r mill , ,r кi| «

вндглЧ - irq p ,i ii1 ri i n i т г i и

t (J1 tтТiiI,11 H ) i И Ч v-it i

1 Д (HI1

HOI Hif i- n ч 1зы (нцкие металлы) который i чть чгреч i пецияльный тепле оПмомник и олочнчы снова подавать на tinnuiHinio noiep/ность электродов Как по- .эзл11и выполненные расчеты на ЭВМ при ЧЛЦРННЫ mpnMtii pax для снятия остзшчно- 10 трплн Е случае ь спопьзования тазового к плоносите/ я до таточно иметь скорость 6 м/с при этом нагрев газа составляет 120 К, т rnipmu п сржи на его прокачку через вось ко (гур 0,95%

Дл определения диапазона наиболее J4гимальныхзначении параметров данного г псгоЬа Пыла разработана специальная вы- чи НПРЛЬИЧЯ прогр u/гia Расчеты на ЭВМ с

1 помощью что наилучшие ре- улматн no v laiortq при поперхности като- 1 г 5 /0 п Полмие поверхности анода, ir f долч рабочего вещества 60 80%, мт V гипиог о вещества 20 40%, -членыи (мрси р Слчего и активного веще- , -,,, о -Ю IT,I и гс-моературе 700 - 1500 К.

Ппти плиН in дингтои отношения по- 1 - pxHi-ir тч ореор нного катода к поверхности тчодя if л /Г И) 11ппрделяртсч следующим об- Р r о/1н )и уменьшение рассто- сии) / реОртми выгг дно так как ведет

гн, к -ыю г чугремнето поля плазмы и тем г ,vuf к почтению КПД Но с другой сто- рони1 чем чипе расположены ребра, тем s { кочггрукционних материалов ,i чю приводит /величенню необо , ( обо ащеиия горючего (т. е. мп .дсрожинил 11 и f Oflee частому уходу

i-кол о , пп н г на р бра без совершения tf и HL т ни i оабогы Сиониззцич агомов ге- Iм 1 ikj i i /и, F,, г, КПД получается слиш- i н 1)П)ч .- импдлчнни способ оказывается i ) if iii4cc и непыгодным При Ркат/Ран 20

ПЛ )ff способа ролучается достаточ

i ок., м но степечо обопщриия горюче- м 1 по ч С т достаточно высока, что

г цт . большим затратам на топливную г г ц/щ себестоимости энергии и г. сп ie т м д кип in способ экономически i Р| ьтодним Таким обрядом получаем диа- п i гн irnoi попгрхнссги кагода к по i - i и Ь 0 Дияп )пчц и-.м. net ия массовых концент- n, in i и , тиною веществ даале- и| я п i получаются аналогичным i,iau%4 Г массовой доли зк ччп ore no т мт и твгения растет Р-.ПД дан| | t idinfjj чо однпрр ченно растет и м мГ L OMSHI пбО ащения г(;рючего ( ц ,-, 1u( огнтуры pacier КПД но i i f г о т Ш/1 з медляется а услоЧИ (1 t И r i | V MIHPPMb v МЗ|РРИЭЛОВ

i i к и , i- п i г м i . , 1шмц и , тановка

М I ,1l И ч i -) ,q

Экономическая выгода данного способа преобразования ядерной энергии в электрическую заключается в значительном повышении КПД и снижении затрат энергии на собственные нужды, что делает данный способ конку- рентноспособным с традиционными способами при производстве электроэнергии в промышленных масштабах на АЭС. Формула изобретения 1. Способ преобразования ядерной энергии в электрическую, заключающийся в создании ионизации рабочего вещества осколками деления, возникающими в результате ядерных реакций деления, протекающих в активном веществе, и разделения образующихся электронов и положительных ионов внешним полем, отличающийся тем, что, с целью снижения затрат энергии на собственные нужды и снижения вероятности утечки радиоактивного вещества через неплотности контура, в качестве внешнего поля используют электрическое поле, вектор которого направлен от анода к катоду.

2.Способ по п. 1.отличающийся тем, что в качестве рабочего вещества используют гелий в количестве 60 - 80 мас.%, а в качестве активного вещества - гексафторид

урана в количестве 20 - 40 мас.%, при этом суммарное давление рабочего и активного веществ поддерживают на уровне 20 - 40 эта, а температуру - в интервале 700 - 1500 К.

3.Устройство для преобразования ядер- ной энергии в электрическую, содержащее

корпус и электроды, отличающееся тем, что, с целью повышения КПД и облегчения работы конструкционных материалов, катод выполнен сребренным и отделен от

анода изолирующей прослойкой, толщина которой достаточна для исключения возможности электрического разряда между электродами через газовую прослойку, но меньше 5 - 10% от толщины канала между

электродами.

4.Устройство поп 3, отличающее- с я тем, что поверхность катода в 5 - 20 раз больше поверхности .анода.

Изобретение относится к атомной энергетике и может быть использовано в тех областях народного хозяйства, где применяются ядерные реакторы для выработки электроэнергии. Цель изобретения - снижение затрат энергии на собственные нужды, повышение КПД, облегчение работы конструкционных материалов и снижение вероятности утечки радиоактивного вещества через неплотности контура. Смесь активного и рабочего веществ подают в щелевой канал между электродами, Вся конструкция помещена в постоянное электрическое поле, вектор которого направлен от анода к катоду. Катод выполнен сребренным для увеличения поверхности сбора ионов. При делении ядер активного вещества происходит ионизация рабочего вещества, и в канале образуется низкотемпературная слабоионизированная плазма. Соединение анода с катодом через внешнюю цепь приводит к появлению в нагрузке электрического тока. 2 с. и 2 з.п, ф-лы, 1 ил Ё

/

Ј

Не+иг6