Проектирование ядерной энергетической установки с многорежимными плазменными термоэмиссионными преобразователями: Учебное пособие, страница 15

Как показали результаты экспериментальных исследований, при высоких температурах катода (Т_к>2200 ^оК) удельная мощность ТЭП, работающего в кнудсеновском режиме с цезий-бариевым наполнением, существенно превышает удельную мощность преобразователя в дуговом цезиевом режиме. Кроме того, для кнудсеновского ТЭП характерны более высокие температуры анода, что позволяет иметь большую температуру теплоносителя и, следовательно, уменьшить площадь холодильника-излучателя. Так как продолжительность функционирования энергоустановки в форсированном режиме может составлять единицы часов, то для такого случая наличие химически активного бария не должно являться препятствием к использованию кнудсеновского преобразователя с бинарным наполнением. Поэтому с целью улучшения массогабаритных параметров многорежимных ЯТЭУ с кратковременным форсированием целесообразно на режиме высокой мощности использовать кнудсеновский преобразователь.

Рассмотрим стационарные характеристики коаксиальных ЭГЭ с гладким и многополостными катодами в кнудсеновском режиме. На рис. 23 показаны зависимости мощности таких ЭГЭ от тока в канале при фиксированных значениях плотности объемного тепловыделения (q_v= 400…800 Вт/см³ ). При расчете полагалось, что 20% тока в ЭГК теряется за счет собственного магнитного поля. Изменение максимальной температуры катода ЭГЭ с увеличением тока в канале показано на рис. 24.

Нетрудно видеть, что полученные кривые N (q_v,J) и T_max(q_v,J) для кнудсеновского ЭГЭ имеют такой же характер, как и для дугового преобразователя. Сравнение представленных в табл. 8 результатов расчета с аналогичными данными для дуговых ЭГЭ (с гладким и многополостным катодами) показывает, что в обоих случаях максимумы мощности при фиксированных q_v наблюдаются при одних и тех же токах. Однако максимальные значения мощности и коэффициента полезного действия кнудсеновского ЭГЭ существенно (на 15…30%) выше. Это обусловлено тем, что в кнудсеновском режиме максимуму мощности соответствуют большие напряжения на нагрузке, чем в дуговом преобразователе. например, при q_v = 600 Вт/см³ для дугового ЭГЭ U_нгк =1,37 В, U_нмпк =1,33 В, а для кнудсеновского ЭГЭ U_нгк =1,75 В, U_нмпк=1,88 В.

Таблица 8