Проектирование ядерной энергетической установки с многорежимными плазменными термоэмиссионными преобразователями: Учебное пособие, страница 2

4. Допускалось, что по мере разогрева электродов полезная нагрузка преобразователя и давление паров плазмообразующей среды изменяются таким образом, что они остаются оптимальными для каждого нового значения температуры электродов.

5. Было принято допущение о том, что активная зона реактора-преобразователя выровнена по объемному тепловыделению за счет ядерного профилирования топлива. Данное условие, как показывает опыт разработки, например энергоустановки "Топаз", вносит погрешность при определении её массы не более 10%. В то же время, использование такого допущения позволяет первоначально рассмотреть задачу расчета отдельного электрогенерирующего канала с соответствующим ему участком холодильника-излучателя и последующим распространением результатов по активной зоне и холодильнику-излучателю в целом.

6. Не учитывался перенос теплоты теплопроводностью вдоль анодного пакета и вдоль канала теплоносителя, составляющий не более 2% по сравнению с общим тепловым потоком, переносимым за счет прокачки теплоносителя.

7. Использовались допущения:

- об азимутальной симметрии однородности тепло- и электрофизических коэффициентов;

- о пренебрежении перепадом температур по толщинам катодов, анодов, коммутационных перемычек и трубок теплоносителя;

- о пренебрежении утечками тока между элементами ЭГК и трубкой теплоносителя;

- об удалении газообразных продуктов деления. Оценки показывают, что суммарная погрешность, обусловленная указанными допущениями, не превышает 30…40 %, что считается для данного этапа научно-исследовательской работы вполне допустимым. Указанная погрешность определялась как исследованием влияния каждого из принятых допущений, так и путем сравнения результатов расчета массогабаритных характеристик ЯТЭУ, полученных с помощью данной модели, с характеристиками существующих энергоустановок.

Расчетная схема ЭГК, изображенная на рис. 1, состоит из нескольких последовательно соединенных друг с другом ЭГЭ, каждый из которых имеет коаксиальную конструкцию. На рисунке показаны следующие обозначения геометрических параметров деталей ЭГЭ:  - толщины; r – радиусы;l - длины; d – ширина межэлектродного зазора.

Принадлежность параметров к отдельным элементам ЭГЭ обозначена следующим образом:

0 - к тепловыделяющему сердечнику; 1 - к катодной оболочке со стороны свободного торца сердечника; 2 – к цилиндрической эмиссионной части катодной оболочки; 3 - к  торцевой части катодной оболочки, на которой размещена коммутационная  перемычка; 4 – к первой (цилиндрической) части коммутационной перемычки; 5 – ко второй (кольцевой) части коммутационной перемычки; 6 – к аноду; 7 - к теплоносителю в активной зоне; И - к анодной изоляции; НТ - к несущей трубке.

Известно, что электроды ЭГЭ приведенной конструкцией имеют существенную неизотермичность по их длине, обусловленную неравномерностью тепловых потоков вдоль paдиyca и оси элемента.

Указанное обстоятельство, а также наличие падения потенциалов по длине анодной и катодной оболочек, вызванное протеканием электрического тока, обуславливают также их неэквипотенциальность. Неизотермичность и неэквипотенциальность электродов приводят к снижению электрической мощности по сравнению с мощностью лабораторных ТЭП. Это снижение мощности может быть значительным в форсированных режимах, когда температура электродов и проходящий ток увеличиваются до предельных для данной конструкции значений. В этих условиях особенную важность приобретают мероприятия по повышению энергетической эффективности процесса преобразования теплоты, которая зависит от выбора электродной пары и состава наполнителя межэлектродного зазора

Рис. 1. Расчётная схема электрогенерирующего

многоэлементного канала ядерной энергоустановки

встроенной схемы