Радиоизотопный генератор

 

6392 A

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PECllYEiflHH (!Е 01) зсю Н 01 J 45/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 277 0332/18-25 (22) 24. 05. 79 (46) 23.09.83. -Бюл. 35 (72) А.Г.Каландаришвили, В.А .Морозов и Л.М.Цакадзе (53) 621.362.537(088.8) (56) 1. Керлис У,, Харви Д. Источники энергии на радиоактивных изо топах. М., "Мир!, 1967, с. 45, 205..

2. Термоэмиссионные преобразбватели и .низкотемпературная плазма.

@ -: Ы Щ Под ред. Б.Я.Мойжеса и Г.Е.Пикуса.

М.", Наука, "1 9 73, с. 463,. рис.11,20 (54) (57) РАДИОИЗОТОПНцй ГЕНЕРАТОР с термоэмиссионным преобразователем энергии, содержащим коаксиально расположенные внутренний эмиттер и охлаждаемый внешний коллекторный узел, которые отделены заполняемым парами цезия межэлектродным прострайством, отличающийся тем, что, с целью обеспечения автоматического поддержания на постоянном уровне выходных электрических параметров, коллекторный узел выпол; нен в виде:отделенных друг от друга газовым, .преимущестВенно гелиевым, зазором двух коаксиальных конусов, из которых внутренний, выполняющий роль коллектора, - неподвижный, а внешний - подвижный, снабжен рубашкой охлаждения и соединен с внутренним конусом через герметичные гибкие соединения, например сильфоны, а также через исполнительный силавой элемент. из пиролитического графита, перемещающий внешний подвижный конус. в направлении увеличения газового зазора между ним и внутрен-, ним неподвижным конусом и установленный в межэлектродном пространстве так, что кристаллографическая ось

Ж графита совмещена с осью указанных конусов.

1 77

Изобретение 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.

По 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 (например, Ри,Т =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 осущестк вляется за счет 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 постоянная 1 ).

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 преобб392

30 сиальных конусов, иэ которых внутренний, выполняющий роль коллекторанеподвижный, а внешний - подвижный, снабжен рубашкой охлаждения и соеди35. нен с внут,ренним .конусом через re р метичные 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 кристал45 лографическая ось - С гРафита совмещена с осью укаэанных конусов.

В основе принципа регулирования выходной электрической мощности ге", нератора с изотойным источником теп-"

50 ла лежит зависимость плотности тока эмиссии ТЭП от температуры кпплектора при различных температурах эмиттера и определенном заданном рабочем напряжении. Такая зависимость представлена на фиг. 1, где кривые

55 1, 2, 3, 4 и 5 соответствуют температурам эмиттера 1б00, 1550, 1500, 1450 и 1450 С соответственно при нао пряжении на нагрузке \,„=0,6s =const, 5

15 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 внеш-! ний коллекторный узел, которые отделаны заполняемым парами цезия межэлектродным пространством (2:1..

Однако в этом устройстве не решена проблема поддержания на постоянном ! уровне выходных электрических параметров.

Целью изобретения является обес> печение 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 охлаждаемый внешний коллекторный узел, которые отделены заполняемым парами цезия межэлектродным пространством, коллекторный узел выйолнен в виде отделенных друг от друга газовым, например гелиевым, зазором двух коаклитического графита, перемещающий

7763

3 а непосредственно процесс регулирования изображен пунктирной линией

abed .

На фиг. 2 изображен описываемый радиоизотопный генератор. 5

Радиоизотопный генератор имеет цилиндрический эмиттер 1, коаксиаль нЬ расположенный коллектор 2 с конической наружной поверхностью и патрубок 3 для ввода паров цезия в меж- 10 электродный объем термоэмиссионного преобразователя; подвижный конус

4 с рубашкой охлаждения и патрубками 5 для входа и выхода теплоносителя; патрубок 6 для заполнения t5 газовой полости,А; рабочий объем Б, соединенный с межэлектродным объемом генератора через газодинамическое сопротивление 7 и ограниченный корпусом 8, выполненным s виде силь- 20 фона, внутри которого размещен пиролитический графит, состоящий из блока 9 цилиндрических колец, неподвижным концом упирающегося во фланец 10, а подвижным - в плунжер 11. 25

При работе генератора пары цезия, проникая из межэлектродного объема термоэмиссионного преобразователя в рабочий объем Б через газодинамическое сопротивление 7, насыщают графитовый блок 9 и вызыва92 ют era расширение. Расширение блока вызывает перемещение плунжера 11, который жестко связан с наружным корпусом генератора, рубашкой охлаждения и 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.

Использование 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 из схемы электронных стабилизирующих .устройств.

776392

Риг Г

Составитель 3 .Бобров

Редактор О.!Оркова Техред В.Далекорей Корректор О.Тигор

Ю ФФ

Заказ 8180/6 Тираж 703 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раувская наб., д. 4/5

Ъ

Ф филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4