Загрузка ...РЕАКТОРНЫЕ ТЕРМОЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОРЫ
Атомная энергетика в настоящее время вступила в такую фазу своего развития, когда большое значение приобретают пути повышения эффективности и экономичности энергетических установок. До настоящего времени в атомных установках использовалась в основном многоступенчатая схема преобразования тепловой энергии деления атома в электрическую с помощью турбин и машинных генераторов тока. Однако эта схема не обеспечивает высокого к. п. д. агрегата из-за ограничения максимальной рабочей температуры цикла и наличия тепловых потерь. Надежная длительная работа таких агрегатов снижается вследствие низких прочности и термостойкости конструкционных материалов турбин. Установки, непосредственно преобразующие тепловую энергию деления в электрическую, лишены большинства из этих недостатков и в перспективе позволяют получить более высокие к. п. д. и удельную мощность при больших эффективности, надежности и компактности.
Одна из особенностей этой системы — радиоактивность топлива, представляющая потенциальную опасность для человека. И если для стационарных АЭС большой мощности эта проблема относительно успешно решена, то для передвижных (транспортных) АЭС, включая и космические, она достаточно сложна и требует решений.
Понятно, что только некоторые ТЭГ экономичны при большой мощности, поэтому создано очень мало действующих аппаратов этого типа, а большинство работ находится в проектной стадии. ТЭГ, использующие тепло ядерного реактора, можно условно разделить на два принципиальных вида: встроенный и выносной.
Встроенные ТЭГ представляют собой конструкцию, в которой термобатарея расположена непосредственно в активной зоне реактора. Они имеют ряд существенных преимуществ: высокую удельную мощность, высокий к. п. д. как результат малых тепловых потерь в термобатарее, компактность установки. К основным недостаткам схемы следует отнести сложность отвода тепла от термобатареи и возможную нестабильность свойств полупроводников под воздействием радиоактивных излучений — вопрос, пока мало изученный.
Реакторный ТЭГ выносного типа представляет собой конструкцию, в которой термобатарея расположена вне активной зоны и преобразует тепло выходящего из реактора теплоносителя. Основными преимуществами этой схемы являются практическое отсутствие влияния радиоактивного излучения на полупроводники, лучшая организация отвода тепла от термобатареи и большая свобода при конструировании термобатареи. Недостатки низкие значения удельных мощностей, большие габариты установки и необходимость затрат энергии на циркуляцию теплоносителя.
К реакторным ТЭГ встроенного типа относится разработанная впервые в мире в СССР реакторная установка «Ромашка» с прямым преобразованием тепловой энергии в электрическую. Источник тепловой энергии — реактор на быстрых нейтронах. Тепло, выделяемое в активной зоне реактора в результате деления, передавалось в радиальном направлении на отражатель, а с его боковой поверхности — на примыкающий к нему полупроводниковый преобразователь. Расположение реактора — вертикальное. Активная зона по высоте набиралась из твэлов, каждый из которых был изготовлен из графитового корпуса и пластин из дикарбида урана с обогащением 90%, загрузка — 49 кг. Радиальный отражатель собран из коаксиально расположенных элементов из бериллия и графита, а торцевые отражатели из металлического бериллия. Для уменьшения утечек тепла через торцы реактора была использована теплоизоляция.
Система регулирования реактора состояла из четырех стержней автоматического регулирования, расположенных в радиальном отражателе, и нижнего торцевого отражателя. Эти стержни были изготовлены из бериллия и окиси бериллия в оболочке из жаропрочной стали. Нужно сразу же отметить, что во время эксплуатации установки автоматическое регулирование не использовалось, так как «Ромашка» практически не нуждалась в регулировании. После вывода на номинальный режим основные параметры установки с достаточной точностью поддерживались на требуемом уровне за счет отрицательного температурного коэффициента реактивности.
Дата публикации: 14.04.2012
Электрический полотенцесушитель: мифы и легенды
Декор из стеклофибробетона: стиль, долговечность и уникальность
Трубный металлопрокат: виды и преимущества
