RU2090466C1 - Cooling system of space power plant - Google Patents
Cooling system of space power plant Download PDFInfo
- 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
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
- B64G1/46—Arrangements or adaptations of devices for control of environment or living conditions
- B64G1/50—Arrangements or adaptations of devices for control of environment or living conditions for temperature control
- B64G1/503—Radiator panels
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
- B64G1/42—Arrangements or adaptations of power supply systems
- B64G1/421—Non-solar power generation
- B64G1/422—Nuclear 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
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
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
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
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)
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)
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 |
-
1994
- 1994-08-09 RU RU94029756A patent/RU2090466C1/en active
Non-Patent Citations (1)
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)
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 |