RU2145129C1 - Nuclear power cell - Google Patents

Abstract

FIELD: off-line power supplies for Arctic regions, submarines, beacons, etc. SUBSTANCE: composite slab of material containing spent nuclear fuel is placed in center of pressurized and evacuated case. Metal screens are mounted parallel to slab on its both sides. Louvers made in the form of energized capacitor plates are placed in front of screens at certain angle to their surfaces. Electrons emitted from slab pass between louver plates and build up electric charge on screen surfaces which is conveyed through current collectors and phase selector switch to primary winding of transformer; output current is induced in transformer secondary winding. Louvers protect screen surfaces against gamma- rays. EFFECT: provision for reusing nuclear industry wastes for electric energy generation. 1 dwg

Description

Предлагается электрический элемент, в котором источником энергии является плита, выполненная из композитных материалов, взятых от отработанных радиоактивных стержней атомных реакторов. An electric element is proposed in which the energy source is a stove made of composite materials taken from spent radioactive rods of atomic reactors.

Устройство может быть использовано как источник электрической энергии в районах Крайнего Севера, маяках, экспедициях на подводных лодках. Ближайшим аналогом является "Атомный электрический элемент" Б.В.Некрасов "Основы общей химии" том 3, стр. 358. The device can be used as a source of electrical energy in the Far North, lighthouses, expeditions on submarines. The closest analogue is the "Atomic Electric Element" B.V. Nekrasov "Fundamentals of General Chemistry" Volume 3, p. 358.

Упомянутый элемент работает только на изотопах Po-Be, как не дающих γ- лучей. Источник энергии маломощный. The mentioned element works only on Po-Be isotopes, as not giving γ rays. Low power source.

Целью предлагаемого устройства является использование отработанных радиоактивных материалов, повышение КПД и параметров тока. The purpose of the proposed device is the use of spent radioactive materials, increasing efficiency and current parameters.

Указанная цель достигается тем, что радиоактивный излучатель выполнен в виде плит из композитных радиоактивных материалов, экран оборудован жалюзи в виде конденсатора, а источник тока оборудован трансформатором с двойной катушкой, намотанной в зеркальной симметрии, и переключателем фаз. This goal is achieved by the fact that the radioactive emitter is made in the form of plates of composite radioactive materials, the screen is equipped with blinds in the form of a capacitor, and the current source is equipped with a double coil transformer wound in mirror symmetry and a phase switch.

Предлагаемое устройство имеет следующую конструкцию: (см. черт.) в герметичном кожухе 1, облицованном свинцовой оболочкой, выкачан воздух, вакуум поддерживается автоматически через эжектор 2. The proposed device has the following design: (see diagram) in an airtight casing 1, lined with a lead sheath, air is pumped out, the vacuum is maintained automatically through the ejector 2.

В центре кожуха 1 установлена плита 3, изготовленная из композитного материала, из радиоактивных изотопов, полученных от отработанных стержней атомных реакторов в композиции со связующим веществом. По обеим сторонам плиты 3 /излучателя/ параллельно ей установлены экраны 4 в виде конденсаторных пластин 5. В пространстве между излучателем 3 и экранами 4 установлены жалюзи 6 в виде конденсатора, находящегося постоянно под напряжением. In the center of the casing 1, a plate 3 is installed, made of a composite material, from radioactive isotopes obtained from spent rods of atomic reactors in a composition with a binder. On both sides of the plate 3 / emitter / parallel to it, screens 4 are installed in the form of capacitor plates 5. In the space between the emitter 3 and screens 4, louvers 6 are installed in the form of a capacitor that is constantly energized.

От экранов 4 идут токосъемники 7, 7', направленные в входные спирали трансформатора 8. From the screens 4 are current collectors 7, 7 ', directed into the input spirals of the transformer 8.

Обе спирали установлены в зеркальной симметрии друг к другу, концы спиралей заземлены через резисторы 9. Both spirals are installed in mirror symmetry to each other, the ends of the spirals are grounded through resistors 9.

Токосъемники 7, 7' проходят через роторный переключатель фаз 10, выполненный в виде диска из диэлектрика с металлическими контактными пластинами 11. Диск имеет привод с частотой вращения 17 об/с. Металлические пластины установлены на равном друг от друга расстоянии и занимают сектор в 60^o.Current collectors 7, 7 'pass through a rotary phase switch 10, made in the form of a dielectric disk with metal contact plates 11. The disk has a drive with a speed of 17 r / s. Metal plates are installed at an equal distance from each other and occupy a sector of 60 ^o .

Таким образом, при вращении 17 об/с контактные пластины переключают фазы с частотой 50 герц. Thus, with a rotation of 17 r / s, the contact plates switch phases with a frequency of 50 hertz.

Устройство работает следующим образом: от излучателя 3 перпендикулярно его поверхности излучаются β-, γ- лучи. The device operates as follows: from the emitter 3 perpendicular to its surface, β-, γ- rays are emitted.

β- лучи, попадая в электрическое поле между пластинами жалюзи 6, отклоняются от прямолинейного движения, проскакивают в канале между крыльями жалюзи. Электроны, соударяясь с поверхностью металлического экрана, внедряются в его поверхность, придавая электрический заряд конденсатору 5. β-rays, falling into the electric field between the plates of the blinds 6, deviate from the rectilinear movement, slip in the channel between the wings of the blinds. Electrons, colliding with the surface of the metal screen, are embedded in its surface, giving an electric charge to the capacitor 5.

С конденсатора 5 токосъемниками 7, 7' заряд передается на витки трансформатора 8, где на вторичной обмотке трансформатора индукцируется выходной ток. From the capacitor 5, the current collectors 7, 7 ', the charge is transferred to the turns of the transformer 8, where the output current is induced on the secondary winding of the transformer.

Для того чтобы ток был переменным с частотой 50 герц, на пути токосъемника 7, 7' установлен переключатель фаз 10, который при помощи контактных пластин 11 переключает поочередно то один, то другой токосъемник и таким образом на обмотках первичных трансформаторов, расположенных в зеркальной симметрии, проходят токи в противоположных направлениях с частотой 50 герц. γ- лучи, попадая в электрическое поле между пластинами жалюзи 6, не отклоняются, а идут прямолинейно, прямо на поверхность пластин жалюзи, которые имеют свинцовую прокладку и поглощаются на их поверхности. In order for the current to be variable with a frequency of 50 hertz, a phase switch 10 is installed on the path of the current collector 7, 7 ', which, using the contact plates 11, alternately switches one or the other current collector and thus on the windings of the primary transformers located in mirror symmetry, currents flow in opposite directions with a frequency of 50 hertz. γ-rays, falling into the electric field between the plates of the blinds 6, do not deviate, but go straight, directly to the surface of the plates of the blinds, which have a lead gasket and are absorbed on their surface.

Таким образом, жалюзи выполняют роль фильтра, задерживающего γ- лучи и пропускающего β- лучи на экране 4. Thus, the blinds act as a filter that delays γ rays and transmits β rays on screen 4.

Пластины жалюзи состоят из трех слоев: два слоя из металла и между ними слой диэлектрика /изолятора/. The louvre plates consist of three layers: two layers of metal and between them a layer of dielectric / insulator /.

Claims (1)

Атомный электрический элемент, состоящий из радиоактивного источника и экрана, заключенных в кожух под вакуумом, отличающийся тем, что радиоактивный источник выполнен в виде пластины из композитного материала, отработанного урана, а экран-источник электричества оборудован жалюзи в виде заряженных пластин конденсатора, направленных под углом к поверхности экрана, оборудованного трансформатором с двойной катушкой в зеркальной симметрии и переключателем фаз. An atomic electric element consisting of a radioactive source and a screen enclosed in a casing under vacuum, characterized in that the radioactive source is made in the form of a plate of composite material, spent uranium, and the electricity source screen is equipped with shutters in the form of charged capacitor plates directed at an angle to the surface of the screen equipped with a double-coil transformer in mirror symmetry and a phase switch.