Преобразователи ядерной энергии

Преобразователи ядерной энергии [c.145]

Как и в случае преобразователей химической энергии здесь возможно прямое превращение энергии источника в механическую и электрическую энергии, хотя пока применяются и развиваются только ядерные термо-механические ЭУ. Рассмотрим принципиальные схемы и характеристики этих трех видов преобразователей ядерной энергии ЯПЭ. [c.145]

Рассматриваемые комбинированные установки, сочетающие в себе высокотемпературный прямой и низкотемпературный машинный преобразователи тепловой энергии, позволяют при высоком уровне надежности установки в целом более полно использовать энергетический потенциал изотопного и ядерного источников теплоты. [c.21]

ПГТУ — парогазотурбинная установка ПТУ — паротурбинная установка ПЭ — преобразователь энергии ПЭС — приливная электростанция РМ — расширительная машина РТ — рабочее тело ТВЭЛ — тепловыделяющий элемент ядерного реактора ТА — транспортный аппарат ТЭ — топливный элемент ТЭГ — тепловой электрогенератор [c.194]

Способность ядерных излучений проникать в толщу вещества (с постепенной потерей энергии) широко используется для нужд дефектоскопии, для измерений толщины облучаемых материалов и пр. Под действием излучений возрастает активность катализаторов и, следовательно, увеличивается скорость протекания химических реакций. Под их воздействием изменяются структура и свойства исходных веществ, возникают изменения в основных структурных элементах ядер живых клеток (хромосомах), происходят разрушение и перестройка биологических комплексов и т. д. Применение стабильных и радиоактивных изотопов — источников ядерных излучений — в исследовательской и производственной практике стало эффективным методом исследования и технологического контроля с помощью изотопных индикаторов (метод меченых атомов). Использование энергии распада радиоактивных изотопов определило возможность получения небольших количеств электроэнергии посредством полупроводниковых преобразователей. [c.188]

В Институте атомной энергии им. И. В. Курчатова 14 августа 1964 г. вступил в эксплуатацию ядерный реактор-преобразователь Ромашка . Это первая в мире установка, в которой осуществлено непосредственное преобразование тепловой энергии ядер-ной реакции в электрический ток с помощью термоэлектрогенератора из полупроводниковых термоэлементов. [c.111]

Вт/см и отвод его с коллектора ТЭП, В ядерном реакторе основной проблемой является совместимость эмиттера с ядерным топливом [29, 40], в солнечных установках — создание ловушек-приемников энергии излучения Солнца, характеризуемых малыми потерями на обратное излучение. При отводе теплоты с коллектора — главная проблема ТЭП с ядерным нагревом — радиационная и термоциклическая стойкость многослойной металлокерамической конструкции, отделяющей объем преобразователя от охладителя, в качестве которого обычно используют расплавленные щелочные металлы. [c.524]

С 1964 г. тепловые трубы нашли многочисленные применения. Тепловые трубы с жидкими металлами в качестве теплоносителя нашли широкое применение в энергетике для охлаждения ядерных и изотопных реакторов, для сооружения термоионных и термоэлектрических генераторов, а также для регенерации (утилизации) тепла в установках газификации. Среднетемпературные тепловые трубы использовались в электронике для охлаждения таких объектов, как генераторные лампы, лампы бегущей волны, приборные блоки в энергетике они применялись для охлаждения валов, турбинных лопаток, генераторов, двигателей и преобразователей. В установках для утилизации тепла они применялись для отбора тепла от выхлопных газов, для поглощения и передачи тепла в установках, работающих на солнечной и геотермальной энергии. При обработке металла резанием среднетемпературные тепловые трубы использовались для охлаждения режущего инструмента. И, наконец, в космической технике они служили для регулирования температуры спутников, приборов и космических скафандров. Криогенные тепловые трубы были применены в связи для охлаждения инфракрасных датчиков, параметрических усилителей и лазерных Систем, а в медицине —для криогенной глазной и опухолевой хирургии. Список применений уже достаточно велик и [c.28]

В связи с генеральной тенденцией теплоэнергетики к повышению температур особое значение приобретают инструменты для исследований высокотемпературных материалов и процессов, перспективных с точки зрения новых методов получения и преобразования энергии (ядерные и термоядерные реакторы, МГД-генера-торы, полупроводниковые, термоэлектронные и термоионные преобразователи тепла в электричество, газовые турбины и др.)- [c.456]

Важным направлением развития ядерно-энергетических установок стало создание космической установки Топаз на основе термоэмиссионного реактора-преобразователя. Это была новая сложная задача, решение которой позволило объединить функции ядерного реактора и генератора электрической энергии в рамках одной технологической системы. Концепция этой космической энергетической системы была выработана в ГНЦ ФЭИ , где также проводилась отработка основных научно-технических вопросов создания и работы установки. В этих целях в ГНЦ ФЭИ был, в частности, создан специальный экспериментальный комплекс, который позволил изучить работу установки в условиях, моделирующих условия в космосе. Первое применение космической энергетической установки этого типа было осуществлено на спутнике Космос в 1987 году. При массе установки несколько более тонны она обеспечивала для потребления электрическую мощность в 6 кВт. [c.368]

Система обеспечения обычно строится на использовании некоторого постоянного источника энергии, рассчитанного на средний уровень мощности бортового комплекса, и буферных химических батарей, обеспечивающих пиковые нагрузки. В качестве постоянных источников применяются химические и солнечные батареи, топливные элементы, изотопные и ядерные энергоустановки. В зависимости от потребляемой мощности и продолжительности работы определяются зоны целесообразного использования каждого из источников. Кроме того, система включает в себя преобразователи, коммутационное устройство, автоматику управления и кабельную сеть. [c.191]

Теплота, полученная от ядерных, солнечных или химических источников энергии, может быть преобразована в электрическую или механическую энергию с помош ью различных тепловых преобразователей, характеризующихся коэффициентом преобразования энергии [c.345]

Матрица превращений энергии дает пищу для размышлений. Во-первых, оказывается, возможности здесь весьма ограниченны, а если учесть, что другие пока трудно представить, то просто мизерны во-вторых, основные, самые простые, надежные и перспективные пути уже использованы и могут лишь совершенствоваться в направлении повышения экономичности превращений и удельной энергопроизводительности, то есть мощности преобразователя, Кое-какие резервы остались, пожалуй, лишь в виде прямого превращения ядерной энергии в электрическую и механическую, химической в механическую, гравистатической в механическую. Перспективны прев ра-щения ядерной энергии в химическую и упругостную, [c.137]

В перспективе можно ожидать, что термоэлектронный преобразователь с заполнением парами цезия может дать 100 Вт/см . При температуре анода 800—1000 К на нем может выделяться значительная мощность (порядка 10 Вт/см ), что дает возможность использовать его в качестве нагревательного элемента второй последовательно включенной ступени преобразования энергии и таким образом повысить к. п. д. всей установки в целом. При включении последовательно с термоэлектронным преобразователем ядерного реактора парртурбинной установки суммарный к. п. д. может достигнуть 60%. [c.283]

В качестве источника энергии на борту станции-катапуль-ты планировалось использовать ядерную энергетическую установку —реактор и преобразователь тепловой энергии в электрическую. Энергия должна была аккумулироваться в накопителях на основе сверхпроводящих электромагнитов — криогенных систем с электромагнитными катушками, охлаждаемыми до условий сверхпроводимости. Ускорительная система пушки состояла из цепочки соленоидов. Катушки подключались таким образом, что секции, через которые уже прошел снаряд (или космический корабль), выталкивают его, а секции, расположенные впереди, втягивают аппарат. Для подключения катушек в такой последовательности необходима специальная сильноточная коммутационная аппаратура, создание которой — отдельная и серьезная проблема. [c.719]

На базе радиоактивного изотопа трудно построить прямой преобразователь большой мощности. Существенно большие возможности в этом отношении дает цепная ядерная реакция, позволяющая в принципе получать сколь угодно большое количество тепловой энергии. В августе 1964 г. в Институте атомной энергии им. И. В. Курчатова запущен первый реактор прямого преобразования тепла в электричество. Этот реактор-термопре- образователь получил название Ромашка . Основой Ромашки является высокотемпературный ( макс = 1800° С) реактор, активная зона которого состоит из не боящихся высокой температуры дикарбида урана и графита (используется как конструкционный материал). Активная зона реактора, имеющая форму цилиндра, со всех сторон окружена бериллиевым отражателем. На наружной поверхности отражателя находится термоэлектрический преобразователь, состоящий из большого числа кремний-германиевых пластин, внутренние стороны которых нагреваются теплом, выделяемым реактором, а наружные охлаждаются. Электрическая мощность Ромашки — 500 вт. Реактор-термопрео бразователь примерно такой же мощности построен также в США. [c.408]

Первые три способа или предполагают сжигание топлива, как, например, магнптогидродинамический, или требуют поддержания достаточно высоких температур вовремя рабочего процесса, который осуществляется в весьма узком интервале температур. Вследствие этого к. п. д. термоэлектрических генераторов, термоэмиссионных преобразователей и МГД-генераторов оказывается сравнительно низким. Все эти генераторы и преобразователи могут иметь лишь вспомогательное значение в соединении с машинными способами получения электрической энергии, которые являются в настоящее время основными и, по-види.мому, долго будут оставаться таковыми. Так, например, МГД-генератор может быть применен в качестве головного высокотемпературного звена обычной теплосиловой электрической станции (возможно, что МГД-генераторы могут оказаться полезными и в тех случаях, когда необходимо получить большие мощности на короткое время и когда величина к. п. д. не является определяющей) термоэлектрический генератор может быть рационально сочленен с ядерным реактором. [c.515]

Эисргоустаиовки с вторичным использованием бросовой теплоты первой ступени преобразования энергии используются в различных областях техники. Не касаясь традиционных направлений, отметим целесообразность применения паротурбинных преобразователей с ОРТ в комбинированных космических энергётических установках с ядерными или радиоизотопными источниками теплоты. В качестве верхнего каскада в таких энергетических установках используется термоэлектрический или термоэмиссионный преобразователь. Разработка этих установок стала возможна благодаря созданию селективных покрытий для низкотемпературных холодильников-излучателей, обеспечивающих степень черноты поверхности 0,8. .. 0,9 и коэффициент поглощения солнечного излучения 0,1. .. 0,2 [25]. Такие холодильники-излучатели при температурах поверхности порядка 300 К оказываются работоспособными в условиях лучистого теплообмена с Землей, Солнцем и другими планетами. [c.21]

Бармат М. Непосредственное преобразование энергии с использованием ядерных источников тепла.—В сб. Термоэлектрические материалы и преобразователи . Пер. с англ. Под ред. А. И. Карчевского. М., Мир , 1964, с. 289—333. [c.260]

В технике используют полупроводниковые материалы, которые имеют /7- -переходы, обусловливающие запорный слой, с униполярной проводимостью и выпрямительньш эффектом для переменного тока. Полупроводниковые материалы дают возможность изготовлять выпрямители, усилители и генераторы различной мощности, преобразователи различных видов энергии в электрическую и обратно (солнечные батареи, термоэлектрические генераторы и др.), нагревательные элементы, датчики Холла для измерения напряженности магнитного поля, индикаторы радиоактивных излучений, различные датчики (давления, температуры), регуляторы тока и напряжения, нелинейные сопротивления для вентильных разрядников защитной аппаратуры в линиях высокого напряжения, счетчики ядерных частиц, элементы памяти в вычислительных машинах. [c.237]

Тепловая машина, преобразующая тепло в механическую или непосредственно в электрическую энергию, обязательно включает в себя три составных звена источник тепловой энергии (реакция горения органического топлива, ядерный распад и т. д.), преобразователь (паровая машина, двигатель внутреннего сгорания, паровая или газовая турбина, термоэлектрические, магнитогидродинамические, термоэмиссионные преобразователи), и устройство для отвода неиспользованной тепло-, вой энергии. Как правило, эти звенья располагаются в непосредственной близости друг от друга в пределах одной энергоустановки или агрегата, и передача тепла [c.3]

Рассматривая применение тепловых труб в реакторных термоэмиссионных генераторах, нельзя не упомянуть об одной компоновке, в которой для лодвода тепла к преобразователям из активной зоны используется не одна, как в описанных выше схемах, а две после довательно соединенные тепловые трубы, разделенные в месте соединения слоем электрической изоляции из окиси бериллия. Соединение этих труб осуществляется вне активной зоны реактора. Такая компоновка вызвана тем, что весьма сложно осуществить электрическую изоляцию катодных тепловых труб (следовательно, и катодов термоэмиссионных преобразователей) -непосредственно в зоне реактора, поскольку под действием ядерного излучения большинство изоляторов весьма быстро ухудшает свои электроизоляционные свойства. Схема соединения тепловых труб в этом случае упрощенно изображена на рис. 63, где стрелками показано направление передачи тепловой энергии. [c.112]

ЭЛЕКТРОРЕАКТИВНЫЕ ДВИГАТЕЛИ (движители) — класс реактивных движителей, в к-рых рабочим телом служит ионизованный газ (плазма), ускоряемый н(1еимущественно электромагнитными полями. Э. д. предназначены для использования на спутниках и. межпланетных кораблях. Источниками энергии для Э. д. малой мощности (< 1 кет) могут служить солне-чные батареи, а для Э. д. большой мощности — ядерные реакторы с преобразователями. Э. д. позволяют получать нужную тягу при значительно меныпем расходе массы рабочего вещества, чем это имеет место в обычных химич. (тепловых) реактивных двигателях. Действительно, тяга, развиваемая реактивным движителем, равна F = т.и (т — секундный расход массы, v — скорость истечения вещества из движителя). Если в химич. реактивных двигателях скорость истечения не превосходит иеск. км сек, то в Э. д. опа может достигать 100 км/сек и более. Однако с возрастанием скорости истечения растет и мощность струи Р, приходящаяся на ед. силы тяги, поскольку 7V = Pv/2, а с нею и вес энергосистемы. Оптимальна скорость истечения, при к-рой суммарный вес энергосистемы и рабочего вещества минимален. Оптимальные скорости возрастают при увеличении длительности полета и уменьшении уд. веса энергосистемы на ед. мощности. Эти скорости оцениваются в наст, время величинами 20 —100 км/сек. [c.513]

Определение вероятностей ультразвуковых переходов в принципе может быть основано на прямом измерении поглощения ультразвуковой энергии образцом, которое приводит к появлению дополнительной нагрузки на ультразвуковой генератор, когда выполняются резонансные условия. До сих пор известен только один эксперимент такого рода [341. В монокристалле 1п8Ь, в котором статическое квадрупольное расщепление 1п (спин /а) отсутствует благодаря кубической симметрии окружения, создавались ультразвуковые колебания на ларморовской частоте а также на удвоенной ларморовской частоте (переходы Ат I = 2), Соответствующие изменения (добротности, а не квадрупольного момента ) обравца приводили к наблюдаем ому изменению электрического импеданса кварцевого преобразователя. Такой метод детектирования может в будудцем представить интерес для обнаружения ядерного резонанса [c.388]

После начала полетов в околоземное космическое пространство возникла задача энергообеспечения космических аппаратов различных типов. Одним из основных направлений этого развития были батареи на солнечной энергии, другим направлением - ядерные источники энергии. В этом плане проводились различные исследования и реализовывались различные проекты. К ним, в частности, относилась разработка компактных ядерных реакторов с термоэлектрическими полупроводниковыми преобразователями, реакторов-преобразователей с термоэмиссионными элементами, объединение ядерных реакторов с электрореактивными двигателями и создание на этой основе ядерных электрореактивных двигателей. Эти исследования проводились в различных институтах МСМ, прежде всего, в РНЦ Курчатовский институт , ГНЦ ФЭИ , ННО Луч и НИКИЭТ. [c.367]

Особые преимущества имеют теплопередающие трубы при использовании в конструкциях ядерных энергетических (реакторных и радпоизотопных) установок космических аппаратов. На рис. 13.14 для отвода тепла, не использованного в термодинамическом цикле (Qj). показан пример конструкции излучателя с теплопередающими трубами. Отвод тепла от реактора или радио-изотопного источника к преобразователю энергии (Q,) может быть осуществлен также теплопередающими трубами, что значительно упрощает систему, так как не требует циркуляционных устройств. Известны проекты ядерных термоэмиссионных энергоустановок с использованием теплопередающих труб. [c.352]

Приведем в качестве примера оценки массовой эффективности ЭРДУ при транспортировке грузов на ГСО. Выберем для конкретизации космическую ступень с плазменно41онным двигателем и с солнечной батареей или ядерным реактором как источником энергии. Примем удепьную массу источника энергии равной 15 кг/кВт, преобразователя 10 кг/кВт и вспомогательных узлов (кабели, фермы и т.п.) 5 кг/кВт. Характеристики самого двигателя при работе на Ксеноне включая его массу, отнесенную к мощности, приведены в табл. 6.3. [c.208]

Тихоокеанская северо-западная лаборатория (Battelle Northwest) с 1966 г. проводит программу активных исследований и развития в области акустической эмиссии. Главным заказчиком является отдел разработки и технологии реакторов Комиссии по атомной энергии США. Целью этой программы, продолжающейся с февраля 1966 г., является разработка акустической эмиссионной контрольно-измерительной аппаратуры для надежного непрерывного контроля целостности границ первичного давления в ядерных энергетических реакторах. Во всем многообразии контрольно-измерительных систем можно выделить три уровня сложности. Система первого уровня сложности обычно обнаруживает и определяет местоположение растущей трещины при гидростатических испытаниях, система второго уровня — то же самое, но в условиях работы реактора, на третьем уровне система обнаруживает, определяет местоположение и описывает растущую трещину в рабочих условиях. Расширение границ применения акустической эмиссии от контроля резервуаров при гидростатических испытаниях до непрерывного надзора за работающей системой (например, первичного контура охладителя ядерного реактора) предъявляет значительно более жесткие требования к контрольно-измерительной аппаратуре. Эти требования включают, например, необходимость работы преобразователей в течение по крайней мере полуторадвух лет в условиях ядерного излучения и при температурах около 315—371 °С, а также возможность выявления акустической эмиссии в присутствии интенсивного шумового фона. [c.28]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...