Термоэмиссионные преобразователи

Отделение НТЦ «Исток» ФГУП «НИИ НПО «ЛУЧ» разрабатывает термоэмиссионные преобразователи (ТЭП) тепловой энергии в электрическую. Исторически основное внимание отделения было направлено на проектирование и создание электрогенерирующих каналов (ЭГК) — ТЭП встраиваемых в объем активной зоны ядерного реактора (встроенный вариант), ядерное топливо заключено в оболочку эмиттера, коллектор располагается снаружи (вариант с внутренним расположением топлива). Однако, сегодня, разрабатывается и ряд альтернативных безъядерных вариантов.

Термоэлектронная эмиссия является одним из наиболее эффективных (особенно, для космоса) и отработанных методов прямого преобразования тепловой энергии в электрическую. Метод основан на явлении термоэлектронной эмиссии, открытом Эдисоном в конце XIX в.

ТЭП представляет собой диод, состоящий из высокотемпературного электрода (эмиттера), который эммитирует “горячие” электроны, и низкотемпературного электрода (коллектора), который собирает эти электроны. При наличии между этими электродами контактной разности потенциалов в цепи появляется электрический ток, способный совершать полезную работу на нагрузке.

Ядерные энергетические установки на основе ЭГК

Одной из последних разработок отделения, является совместный концептуальный проект с предприятиями отрасли по созданию Атомной станции малой мощности в северном исполнении на основе термоэмиссионной ЯЭУ с одноэлементными ЭГК.

Основные характеристики АСММ 10/100 кВтэл:

• реактор бассейного типа, содержит активную зону с термоэмиссионными одноэлементными электрогенерирующими каналами и бериллиевым отражателем;
• теплообмен конвективный;
• АСММ содержит второй контур охлаждения (отопление);
• водный и наземный варианты размещения;
• напряжение постоянного тока на клеммах САУ 60/120В;
• бесперегрузочная компания не менее 10 лет;
• сухая масса не более 20 т;
• габариты корпуса (диаметр/высота) не более 2,5/6м.

Преимущества АСММ с прямым преобразованием тепла

1. Автономность, ядерная и радиационная безопасность, основанные на свойствах внутренней самозащищенности.
2. Использование верифицированных технических решений (ЯЭУ «Топаз» и «Енисей»).
3. Реакторная установка заводской готовности, малый объем капитального строительства, транспортируется любым транспортом, сухая масса не превышает 20 т.
4. Бесперегрузочная кампания не менее 10 лет.

Применение:

• термоэмиссионные преобразователи тепловой энергии в электрическую для ядерных энергетических установок с реактором-преобразователем;
• термоэмиссионные преобразователи тепловой энергии в электрическую для надстроек высокотемпературных машин и теплоэлектростанций.