Проектирование ядерной энергетической установки с многорежимными плазменными термоэмиссионными преобразователями: Учебное пособие, страница 12

На рис. 16 представлены зависимости массы реактора-преобразователя (М_рп) холодильника-излучателя (М_хи) и всей энергоустановки (М_эу) от входной температуры теплоносителя в активной зоне (или в холодильнике-излучателе). Указанные зависимости получены для  энергоустановки, электрическая мощность которой в форсированном режиме равняется 15 МВт. Результаты показывают, что при использовании как гладких, так и многополостных катодов минимуму массы ЯТЭУ соответствует температура теплоносителя, превышающая на 150…200 градусов температуру, оптимальную для преобразователя. При этом (Т_тепл)_opt установки с ЭГК, имеющими многополостные катоды, приблизительно на 100 градусов меньше, чем с гладкими.

При оптимальной температуре теплоносителя Т_тепл массы реактора-преобразователя и холодильника-излучателя приблизительно равны друг другу, а их сумма определяет массу всей ЯТЭУ. Согласно полученным данным при использовании многополостных катодов масса ЯТЭУ составляет 21 т, а в случае применения гладких катодов - 23 т.

С увеличением времени функционирования энергоустановки на режиме форсированной мощности максимально допустимая температура катодов ЭГК должна уменьшаться. Это приводит к увеличению размеров и массы реактора-преобразователя, вызванному необходимостью компенсации снижения их удельной электрической мощности за счет повышения числа ЭГК.

Результаты расчета массогабаритных характеристик ЯТЭУ для нескольких значений τ_ф приведены в табл. 6, где в верхних строках каждой графы приведены данные ЭГК с гладкими катодами (ГК), а в нижних - ЭГК с многополостными катодами (МПК). Графические зависимости масс отдельных элементов и ЯТЭУ в целом от τ_ф, показаны на рис. 17 (а - ЭГК с гладкими катодами, б - ЭГК с многополостными катодами). При изменении τ_ф  от 1 для 1000 часов масса ЯТЭУ в первом случае вырастает примерно на 55%

Таблица 6

(см. рис. 17,а), а во втором на 30% (см. рис. 17,6), то есть при увеличении τ_ф целесообразность использования многополостных катодов растет. Причина данного результата заключается в увеличении преимуществ ТЭП с многополостным катодом при снижении его температуры.

На рис. 18 показаны результаты расчета массы ЯТЭУ от её мощности в диапазоне от 5 до 50 МВт при нескольких значениях τ_ф. Видно, что по мере увеличения N_ф масса ЯТЭУ возрастает практически линейно для обоих вариантов ЭГК.