[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2090466C1 - Cooling system of space power plant - Google Patents

Cooling system of space power plant Download PDF

Info

Publication number
RU2090466C1
RU2090466C1 RU94029756A RU94029756A RU2090466C1 RU 2090466 C1 RU2090466 C1 RU 2090466C1 RU 94029756 A RU94029756 A RU 94029756A RU 94029756 A RU94029756 A RU 94029756A RU 2090466 C1 RU2090466 C1 RU 2090466C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat
pump
coolant
power plant
transfer agent
Prior art date
Application number
RU94029756A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU94029756A (en
Inventor
В.К. Синявский
В.В. Синявский
Original Assignee
Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им.С.П.Королева
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им.С.П.Королева filed Critical Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им.С.П.Королева
Priority to RU94029756A priority Critical patent/RU2090466C1/en
Publication of RU94029756A publication Critical patent/RU94029756A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2090466C1 publication Critical patent/RU2090466C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64GCOSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00Cosmonautic vehicles
    • B64G1/22Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
    • B64G1/46Arrangements or adaptations of devices for control of environment or living conditions
    • B64G1/50Arrangements or adaptations of devices for control of environment or living conditions for temperature control
    • B64G1/503Radiator panels
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64GCOSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00Cosmonautic vehicles
    • B64G1/22Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
    • B64G1/42Arrangements or adaptations of power supply systems
    • B64G1/421Non-solar power generation
    • B64G1/422Nuclear power generation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Abstract

FIELD: space engineering and power engineering; cooling systems of nuclear power plants of space vehicles. SUBSTANCE: cooling system includes pipe lines, fittings and pump with heat-transfer agent contained in them. Heat-transfer agent is frozen in initial stated Electric conductor provided with terminals for connection to power supply source is laid over outer surface of pipe lines, pump and fittings through layer of electric insulation. Thin metal coat made from molybdenum for example may be used as conductor. Heating and melting the heat-transfer agent will be effected due to passage of current through electric conductor. EFFECT: enhanced efficiency. 4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к космической технике и энергетике и может быть использовано при создании систем охлаждения энергетических установок (ЭУ) преимущественно космических ядерно-энергетических. The invention relates to space technology and energy and can be used to create cooling systems for power plants (EU) mainly space nuclear power.

Вследствие возможности отвода непреобразованной теплоты термодинамического цикла в космосе лишь излучением, в космических энергетических установках используются жидкометаллические системы охлаждения. Due to the possibility of removing the untransformed heat of the thermodynamic cycle in space only by radiation, liquid-metal cooling systems are used in space power plants.

Известна система охлаждения (СО) космической ядерно-энергетической установки (ЯЭУ) "Топаз" в виде циркуляционного контура с теплоносителем в виде жидкого металла эвтектического сплава с температурой плавления минус 11oC [1]
Недостаток известной СО состоит в том, что запуск ЯЭУ с такой СО возможен лишь в случае, если в процессе вывода и до пуска ЯЭУ теплоноситель будет в жидком состоянии. Поэтому для обеспечения надежного запуска ЯЭУ теплоноситель на стартовом комплексе разогревается от наземного источника электроэнергии, а запуск ЯЭУ в космосе должен быть проведен в течение ограниченного времени, пока теплоноситель не замерз.
Known cooling system (CO) of a space nuclear power plant (NPP) "Topaz" in the form of a circulation circuit with a coolant in the form of a liquid metal of a eutectic alloy with a melting point of minus 11 o C [1]
A disadvantage of the known CO is that the launch of a nuclear power plant with such CO is possible only if the coolant is in a liquid state during the withdrawal process and before the launch of the nuclear power plant. Therefore, to ensure a reliable launch of the nuclear power plant, the coolant at the launch complex is heated from a ground source of electricity, and the launch of the nuclear power plant in space must be carried out for a limited time, until the coolant is frozen.

Наиболее близким аналогом изобретения является СО, содержащая трубопроводы, насос и арматуру с размещенным внутри них теплоносителем, изначально поддерживаемым в замороженном состоянии [2]
В состав данной СО космической ЭУ входит жидкометаллический контур (ЖМК) с литиевым теплоносителем. Т.к. температура плавления лития 181oC, то в такой ЯЭУ запуск ЯЭУ на орбиту функционирования производится сначала с замороженным теплоносителем (литием), а на орбите запуска производится сначала расплавление лития, а потом пуск ЯЭУ. Для расплавления лития ЖМК снабжен специальной пусковой системой, выполненной, например, на основе незамерзающего теплоносителя газа гелия. Для воспламенения лития в CO встроен пусковой контур, например, в виде трубы с незамерзающим теплоносителем внутри трубопроводов с Li. Подняв мощность реактора на относительно небольшой уровень, тепло из реактора с помощью пускового контура разносится по ЖМК СО, постепенно расплавляя литий. После расплавления лития пусковая система отключается, включается насос ЖМК СО и тепло уже переносится литиевым теплоносителем, а пусковой контур отключается.
The closest analogue of the invention is a CO containing pipelines, a pump and valves with a coolant placed inside them, initially maintained in a frozen state [2]
The composition of this spacecraft ES includes a liquid metal circuit (LMC) with a lithium coolant. Because the lithium melting temperature is 181 o C, then in such a nuclear power plant, the nuclear power plant is launched into the orbit of operation first with a frozen coolant (lithium), and in the launch orbit, lithium is first melted, and then the nuclear power plant is launched. For lithium melting, the LMC is equipped with a special starting system made, for example, on the basis of a non-freezing coolant of helium gas. To ignite lithium, a start-up circuit is integrated in CO, for example, in the form of a pipe with a non-freezing coolant inside pipelines with Li. Raising the reactor power to a relatively small level, the heat from the reactor with the help of a start-up circuit is carried through the LMC CO, gradually melting lithium. After lithium is melted, the starting system is turned off, the ZhMK СО pump is turned on, and the heat is already transferred by the lithium coolant, and the starting circuit is turned off.

Недостаток данной СО заключается в том, что ее пусковая система достаточно сложна, требует прохождения элементов пускового контура во всех агрегатах ЖМК, включая насос, компенсаторы объема и т.п. The disadvantage of this SO is that its starting system is quite complex, requires the passage of the elements of the starting circuit in all units of the LMC, including the pump, volume compensators, etc.

Техническим результатом, достигаемым при использовании изобретения, является упрощение пусковой системы за счет исключения пускового контура с незамерзающим теплоносителем. The technical result achieved by using the invention is to simplify the starting system by eliminating the starting circuit with a non-freezing coolant.

Указанный технический результат достигается в СО космической ЭУ, содержащей циркуляционный контур с трубопроводами, насосом и арматурой с находящимся внутри них теплоносителем в жидкой или твердой фазе, в котором на наружной поверхности трубопроводов, насоса и арматуры поверх слоя электроизоляции размещен электропроводник, снабженный клеммами для подключения к источнику электропитания. The indicated technical result is achieved in a spacecraft ES containing a circulation circuit with pipelines, a pump and valves with a coolant in them in a liquid or solid phase, in which an electric conductor equipped with terminals for connecting to power source.

В качестве электропроводника может быть использовано также металлическое покрытие, например, из молибдена, в том числе, с наружным чернотным покрытием. В качестве электроизоляции может быть использована окись алюминия. A metal coating, for example, of molybdenum, including with an external black coating, can also be used as an electrical conductor. Alumina can be used as electrical insulation.

Сущность изобретения поясняется фиг. 1 и 2, где приведена схема СО с термоэмиссионным реактором преобразователем (ТРП) и холодильником-излучателем (ХИ) на основе тепловых труб (ТТ). The invention is illustrated in FIG. 1 and 2, which shows a CO circuit with a thermionic reactor (TRP) and a cooler-emitter (CI) based on heat pipes (TT).

СО представляет собой циркуляционный контур, часть 1 которого размещена на ТРП 2, охлаждая чехлы термоэмиссионных электрогенерирующих сборок (ЭГС) 3. Вход и выход теплоносителя 4, например, лития, в ТРП 2 осуществляется через входной 5 и выходной 6 коллекторы соответственно. От ТРП 2 до коллекторов 7 тепловых труб 9 холодильника-излучателя идет, так называемая, "горячая" ветвь 9 контура, а от коллекторов 7 ТТ 8 до ТРП 2, так называемая, "холодная" ветвь 10 контура. На "холодной" ветви 10 размещены компенсатор 11 теплоносителя и насос 12, преимущественно электромагнитный. На наружной поверхности всех трубопроводов ветвей 9 и 10, компенсаторе объема 11 и насоса 12, а также на коллекторах 7 ТТ 8 через слой изоляции 13 размещен электропроводник 14. Он может быть конструктивно выполнен по-разному, например, в виде отдельных полос, проволочек и т.п. Электропроводник 14 имеет узлы 15 подсоединения к пусковому источнику электропитания 16, выполненному, например, на основе аккумуляторной или солнечной батареи. СО is a circulation circuit, part 1 of which is located on TRP 2, cooling the covers of thermionic power generating assemblies (EHS) 3. The input and output of heat carrier 4, for example, lithium, in TRP 2 is carried out through input 5 and output 6 collectors, respectively. From the TRP 2 to the collectors 7 of the heat pipes 9 of the refrigerator-emitter is the so-called “hot” branch 9 of the circuit, and from the collectors 7 of the TT 8 to the TRP 2, the so-called “cold” branch 10 of the circuit. On the "cold" branch 10 there is a compensator 11 for the coolant and a pump 12, mainly an electromagnetic one. On the outer surface of all pipelines of branches 9 and 10, volume compensator 11 and pump 12, as well as on collectors 7 of TT 8, an electrical conductor 14 is placed through the insulation layer 13. It can be structurally made in different ways, for example, in the form of separate strips, wires and etc. The electrical conductor 14 has nodes 15 connected to the starting power source 16, made, for example, on the basis of a battery or solar panel.

Конструктивно возможно различное исполнение электропроводника 14. Он может быть в виде электроизолированного от ЖМК провода или в виде тонкого металлического покрытия, например, из молибдена. Технологически это наиболее простой способ, т.к. он может быть нанесен электролитически или плазменным способом. В качестве электроизоляции необходимо использовать высокотемпературную, например, окись алюминия или композиции на ее основе. Если ЖМК предназначен для отвода непреобразованного термодинамического цикла, то целесообразно все узлы ЖМК сделать с высокой степенью черноты, для чего на металлическое покрытие снаружи наносится чернотное покрытие возможно через дополнительный слой электроизоляции. Various designs of the electrical conductor 14 are possible. It can be in the form of a wire insulated from an LMC or in the form of a thin metal coating, for example, of molybdenum. Technologically, this is the easiest way, because it can be applied electrolytically or by plasma. As electrical insulation, it is necessary to use high-temperature, for example, aluminum oxide or compositions based on it. If the LMC is designed to divert the unreformed thermodynamic cycle, then it is advisable to make all the nodes of the LMC with a high degree of blackness, for which a black coating is applied to the metal coating from the outside through an additional layer of electrical insulation.

СО работает следующим образом. CO works as follows.

В процессе вывода космического аппарата с ЭУ на рабочую орбиту теплоноситель 4 может находиться как в жидком (если NaK), так и в твердом (если Li) состоянии. На рабочей орбите после соответствующих проверок подается команда на пуск ЭУ. Если это ЯЭУ, то производится подъем мощности реактора 2 до некоторого промежуточного уровня. За счет выделения тепла в твэлах, например, ЭГС 3, тепло передается замороженному теплоносителю 4, в результате чего он плавится внутри ТРП 2. После этого или до пуска реактора или одновременно с пуском ТПР от пускового источника электроэнергии 16 подается напряжение на клеммы (узлы подсоединения) 15. В результате прохождения тока по электропроводнику 14 он нагревается и тепло передается находящемуся внутри трубопроводов 9 и 10, компенсационной емкости (компенсаторе) 11 и насоса 12, находящемуся в твердом состоянии теплоносителю 4, который постепенно расплавляется. После полного расплавления теплоносителя во всем ЖМК, включается насос 12, начинается циркуляция теплоносителя 4 в ЖМК. Мощность реактора 2 поднимается до рабочего знания, часть которой превращается в электроэнергию, а непреобразованная часть тепловой мощности теплоносителем 4 доставляется к коллекторам 7 ТТ 8 холодильника-излучателя, с которого тепло сбрасывается излучением в космос. Охлажденный в коллекторах 7 теплоноситель 4 поступает во входной коллектор 5 ТРП 2, где он снова нагревается, и процесс повторяется. In the process of putting the spacecraft from the ES into the working orbit, the coolant 4 can be both in the liquid (if NaK) and in the solid (if Li) state. In the working orbit, after appropriate checks, a command is issued to launch the EC. If this is a nuclear power plant, then the capacity of the reactor 2 is raised to a certain intermediate level. Due to the heat generation in the fuel rods, for example, EHS 3, the heat is transferred to the frozen coolant 4, as a result of which it melts inside the TRP 2. After this, either before the start of the reactor or simultaneously with the start of the TRT from the starting power source 16, voltage is applied to the terminals (connection nodes ) 15. As a result of the passage of current through the electrical conductor 14, it heats up and heat is transferred to the inside of the pipelines 9 and 10, the compensation tank (compensator) 11 and the pump 12, which is in the solid state, the coolant 4, which gradually but it melted. After complete melting of the coolant in the entire LMC, the pump 12 is turned on, the circulation of the coolant 4 in the LMC begins. The power of the reactor 2 rises to working knowledge, part of which is converted into electricity, and the unconverted part of the thermal power by the heat carrier 4 is delivered to the collectors 7 of the TT 8 of the refrigerator-emitter, from which heat is dumped by radiation into space. Cooled in the collectors 7, the coolant 4 enters the input manifold 5 TRP 2, where it is again heated, and the process is repeated.

Аналогичным образом обеспечивается повторный запуск ЯЭУ с замороженным теплоносителем. In a similar way, a restart of a nuclear power plant with a frozen coolant is ensured.

Claims (4)

1. Система охлаждения космической энергетической установки, содержащая трубопроводы, насос и арматуру с размещенным внутри них теплоносителем, изначально поддерживаемым в замороженном состоянии, отличающаяся тем, что на наружной поверхности трубопроводов, насоса и арматуры поверх слоя электроизоляции размещен электропроводник, снабженный клеммами для подключения к источнику электропитания. 1. The cooling system of a space power plant, containing pipelines, a pump and valves with a coolant placed inside them, initially maintained in a frozen state, characterized in that on the outer surface of the pipelines, pump and valves, an electric conductor equipped with terminals for connecting to the source is placed on top of the electrical insulation layer power supply. 2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве электропроводника использовано тонкое металлическое покрытие. 2. The system according to claim 1, characterized in that a thin metal coating is used as the electrical conductor. 3. Система по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что в качестве металлического покрытия использовано покрытие из молибдена. 3. The system of claims. 1 and 2, characterized in that as a metal coating used a coating of molybdenum. 4. Система по пп. 1 3, отличающаяся тем, что снаружи металлического покрытия нанесено чернотное покрытие. 4. The system of claims. 1 to 3, characterized in that the black coating is applied on the outside of the metal coating.
RU94029756A 1994-08-09 1994-08-09 Cooling system of space power plant RU2090466C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94029756A RU2090466C1 (en) 1994-08-09 1994-08-09 Cooling system of space power plant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94029756A RU2090466C1 (en) 1994-08-09 1994-08-09 Cooling system of space power plant

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU94029756A RU94029756A (en) 1997-03-10
RU2090466C1 true RU2090466C1 (en) 1997-09-20

Family

ID=20159525

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU94029756A RU2090466C1 (en) 1994-08-09 1994-08-09 Cooling system of space power plant

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2090466C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU171057U1 (en) * 2016-04-11 2017-05-18 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" DEVICE FOR ACCELERATED FREEZING AND FOLLOWING DEFROSTING LIQUID ALKALI METAL IN TUBES OF REACTORS OF NPP
RU2774329C1 (en) * 2021-09-22 2022-06-17 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" Device for freezing liquid sodium in npp pipelines

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Богуш И.П., Грязнов Г.М., Жаботинский Е.Е. и др. Космическая термоэмиссионная ЯЗУ по программе "Топаз". Принципы конструкции и режимы работы//Атомная энергия, т.70, вып.4. - 1991, с. 211 - 214. 2. Агеев В.П., Быстров П.И., Визгалов А.В. и др. Энергодвигательный блок на основе термоэмиссионной ядерной электрореактивной двигательной установки для марсианского экспедиционного комплекса / Ракетно-космическая техника. Научно-технический сб. Вып.1(134). Ракетные двигатели и энергетические установки. - НИИТП, 1992, с. 25 - 31. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU171057U1 (en) * 2016-04-11 2017-05-18 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" DEVICE FOR ACCELERATED FREEZING AND FOLLOWING DEFROSTING LIQUID ALKALI METAL IN TUBES OF REACTORS OF NPP
RU2774329C1 (en) * 2021-09-22 2022-06-17 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" Device for freezing liquid sodium in npp pipelines

Also Published As

Publication number Publication date
RU94029756A (en) 1997-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH11240499A (en) Satellite with east-west battery radiator
JP2000185697A (en) Orderly removal of heat of body-stabilized static satellite
US3535562A (en) Power system with heat pipe liquid coolant lines
US5518554A (en) Cascade process heat conversion system
US10594249B1 (en) Photovoltaic-phase change battery system for converting intermittent solar power into day and night electric power
RU2090466C1 (en) Cooling system of space power plant
CN203731722U (en) D.C. high-current molten salt unfreezing and preheating device via groove type vacuum heat collecting pipes
RU2724206C1 (en) Autonomous space power plant
CN103712358A (en) Direct-current large-current fused salt defreezing and preheating device of groove type vacuum heat collecting pipe
GB2054826A (en) Apparatus for utilizing solar energy
RU2213312C2 (en) Liquid-metal cooling system
RU2746434C1 (en) Autonomous power supply system of residential building
RU2165656C1 (en) Thermionic converter reactor
RU2173897C1 (en) Liquid-metal cooling system
RU2282905C2 (en) Method for servicing space two-mode nuclear power unit incorporating thermionic converter reactor and additional heat-to-power converter
Mason A solar dynamic power option for space solar power
Laing et al. Sodium heat pipe solar receiver for a SPS V-160 Stirling engine-Development, laboratory and on-sun test results
RU2224328C2 (en) Thermal emission reactor-converter of packaged circuit
RU2140675C1 (en) Dual-function space nuclear power plant
CN219393245U (en) A Porcelain Pillar Circuit Breaker for Alpine Regions
Fraas et al. Development status on a TPV cylinder for combined heat and electric power for the home
RU2215672C2 (en) Cooling system
Rochow et al. Power generation considerations in a solar bimodal receiver
RU2086035C1 (en) Adiabatically isolated nuclear power plant
RU2031484C1 (en) Photoconverter of concentrated solar radiation