Экспериментально-исследовательский термоэмиссионный электрогенерирующий канал Советский патент 1993 года по МПК H01J45/00 

Изобретение относится к термоэмиссионному методу преобразования тепловой энергии в электрическую и может быть использовано при экспериментальной отработке термоэмиссионных генераторов (ТГ).

Термоэмисионный электрогенерирую- щий какал (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, ниобие- вым коллектором, которые отделены от корпуса (чехла) слоем изоляции.

Основной недостаток - невозможность измерения и оценки эн эргетической эффек- . тивности каждого ЭГЭ в ЭГК, так как при испытаниях не изменяется напряжение каждого ЭГЭ.

В качестве прототипа примем ЭГК с пя- тислойным коллекторным пакетом, он состоит из последовательно соединенных с помощью межэлектродных перемычек отдельных ЭГЭ и коллекторного пакета, в котором два слоя изоляции, между которыми размещена 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 ЭГЭ (или групп идентичных ЭГЭ) с различающимися техническими решениями.

Цель изобретения - устранение указанных недостатков, а именно: обеспечение возможности измерения напряжения каждого ЭГЭ.

Указанная цель достигается предложенным экспериментально-исследовательским термоэмиссисниым ЭГК, содержащим последовательно соединенные с помощью

межэлементных перемычек ЭГЭ, крайние из которых снабжены эмиттерным или коллекторным токовыводами, и коллекторный пакет выполненный в виде наружного чехла и двух слоев изоляции, между которыми расположена электрически изолированная от цилиндрическая оболочка, отличающийся тем, что оболочка выполнена в виде электрически изолированных друг от друга полос, металлических, число которых выбрано на единицу меньше числа ЭГЭ (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 ЭГЭ), а на торцевой части оболочки каждая из полос снабжена клеммой для подключения к потенциОметрическому зонду.

На чертеже приведен предлагаемый ЭГК со схематическим изображением йзмёг рительных систем.

Экспериментально-исследовательский ЭГК состоит из отдельных ЭГЭ 1, который содержит топливный сердечник 2 из делящегося вещества, эмиттерную 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. Каж-- дая полоса снабжена клеммой 11 для подсоединения к потенциометрическому зонду 12.:

Каждый ЭГЭ 1 может иметь различающиеся технические решения, например, может быть изготовлен из разных материалов (эмиттера, коллектора), иметь разную длину различные схемы газоотводных устройств и т.п. Возможно изготовление ЭГК из трупп идентичных ЭГЭ, когда в каждой группе из 2,3 и т.п. ЭГЭ одинаковые технические решения, а в разных группах - различающиеся.Поэтому число полос потен циометрических зондов - выбирается равным числу различающихся ЭГЭ или групп идентичных ЭГЭ.

Предложенное устройство работает следующим образом. Во время испытаний ЭГК в рёакт зрё в Ґоплйвном сердечнике 2 каждого ЭГЭ 1 генерируется тепло, часть которого в термозмиссионном преобразователе, образованном эмиттером 3 и коллектором 4, преобразуется в электроэнергию и отводится на внешнюю нагрузку 13. Непреобразбваннай часть тепла QI 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 ЭГК благодаря двум электрическим цепям, образованным межэлементной перемычкой 5, клеммой 11 в изоляции 6, полосе 9, коммуникационном узле 10 и потенциометрическом зонде 12

0 двух соседних ЭГЭ (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

5 энергетическая эффективность каждого технического решения,

В качестве конкретного примера реализации предлагаемого ЭГК рассмотрим типичный шестиэлементный ЭГК с ЭГЭ

0 длиной 40 мм и диаметром 10 мм с ниобие- вым коллектором, изоляцией из АЬОз 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 шири5 ной 2-3 мм. Коллекторный пакет изготовлен методом газостатического прессования. Коммутационные узла - ниобиевые пластины размером 2-3 мм получены напылением на одной из фаз изготовления коллекторно0 го пакета. Различающиеся технические решения заключаются в различных свойствах эмиттера, а именно, вольфрам поликристаллический, вольфрам монокристаллический с осевой гранью (III), фасетированный вольф5 рам по двумя различающимся технологиям нанесения фасеток и, наконец, молибден с тонким вольфрамовым покрытием, молибден без покрытия,

Эффективность и реализуемость пред0 лагаемого способа были проверены косвенно при лабораторных испытаниях ТЭП с различающимися эмиттерами. При одинаковых токах напряжения ТЭП различались до 0,2 В, то есть почти на 30%.

5 Таким образом, предлагаемый экспериментально-исследовательский ЭГК позволяет: в одном ЭГК при одних испытаниях измерить рабочие напряжения отдельных ЭГЭ (или групп ЭГЭ) с различающимися тех0 нМе&кими решениями, тем самым повысить точность оценки энергетической эффективности различных технических решений, сократить времяи стоимость исследовательского этапа отработки ЭГК.

5 Формула изобретения

Экспериментально-исследовательский термоэмиссионный электрогенерирующий канал, содержащий последовательно соединённые с помощью межэлементных перемычек электрогенерирующие элементы,

крайние из которых снабжены эмиттерным или коллекторным токовыводом, и коллекторный Пакет, выполненный в виде наружного чехла и двух слоев изоляции, между которыми расположена электроизолированная от чехла цилиндрическая оболочка, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности путем обеспечения возможности измерения напряжения каждого электрогенерирующего элемента, оболочка выполнена в виде электроизоли0

рованных одна от другой продольных металлических полос, число которых выбрано на единицу меньшим числа электрогенёрирую- щих элементов, и равномерно размещенных по образующим канала, причем каждая из полос электрически соединена с межэлектродной перемычкой одного из элект-. регенерирующих элементов, а на торцевой части оболочки каждая из полос снабжена клеммой для подключения к потенциомет- рическому зонду.

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 металлических полос. Каждая полоса электрически соединена с мёжэлементной перемычкой одного из элементов канала и снабжена клеммой для подсоединения к потенциометрическо- му зонду, 1 ил.