Invenția se referă la tehnologia energetică și poate fi utilizată pentru a genera energie electrică din radiațiile radionuclizilor. Metoda de conversie a energiei radiațiilor radioactive în energie electrică implică amplasarea convertoarelor fotoelectrice în vecinătatea sursei de radiații radioactive. Între sursa de radiații radioactive și convertoarele fotoelectrice, mediul gazului de lucru este dispus ca un amestec de Ar-N2 la o presiune de 1-5 atm. Amestecul emit în mod predominant în lungimile de undă 350-410 și 750-1050 nm la tranzițiile C → B și B → A, respectiv, molecule de azot N2. Invenția face posibilă creșterea eficienței conversiei energiei nucleare în radiații optice și reducerea efectului nociv al radiației asupra fotocelulelor semiconductoare. 1il.
Invenția se referă la ingineria de putere și poate fi utilizată pentru a crea o tehnologie de obținere a energiei electrice de la radionuclizii energiei radiante în mod avantajos pentru reciclare a combustibilului uzat reactor nuclear și alte materiale, așa-numitele deșeuri radioactive.
În condițiile moderne de creștere a consumului de energie, se pare că este dificil să se găsească o alternativă la dezvoltarea ulterioară a energiei nucleare. Energia nucleară permite creșterea nivelului de securitate energetică, conservarea materiilor prime organice și stabilizarea industriei energiei electrice în ansamblu, contribuind la reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră.
Partea negativă a energiei nucleare este cantitatea acumulată de combustibil uzat din reactoarele nucleare. În prezent, deșeurile radioactive și lichide, purificate din impurități foarte active, sunt evacuate în atmosferă sau în corpuri de apă. Deșeurile radioactive lichide foarte active sunt depozitate sub formă de concentrate de sare în rezervoare speciale din straturile de suprafață ale pământului, deasupra nivelului apei subterane. Deșeurile radioactive solide sunt îngropate în oțel sau în alte containere în mine subterane, cusături de sare, în partea de jos a oceanelor.
Se cunoaște din stadiul tehnicii că prin intermediul elementelor semiconductoare, energia emisiilor radioactive poate fi transformată în energie electrică (GB 1356341, publicată în 1974) / 1 /. Radiațiile radioactive, care cad pe un element semiconductor, induc un EMF în el, care, atunci când elementul este conectat la sarcină, conduce la apariția unui curent electric în circuit.
Un obiect al prezentei invenții este de a furniza o tehnologie eficientă pentru utilizarea combustibilului uzat sau a deșeurilor radioactive de la reactoarele nucleare cu efecte de radiație nocivă redusă asupra fotocelulelor semiconductoare.
Pentru a rezolva această problemă o modalitate de a converti energia radiației ionizante în energie electrică cuprinde plasarea unui fotovoltaic în apropierea sursei de radiație, în care între sursele de radiație și convertizoarele fotoelectrici aranjați de lucru mediu gazos, care este un amestec de Ar-N2. sub presiune 1-5 bar și de preferință, care emit în lungimea de undă variază de 350-410 nm și 750-1050 tranziții C → B și B → O molecula de azot N2, respectiv.
Cerințele preliminare pentru rezolvarea sarcinii sunt următoarele. Deoarece radiațiile radiații greu, poate fi folosit ca sursă de energie în convertoarele nucleare optică (YAOP) cu conversia ulterioară a radiației optice în energie electrică prin intermediul celulelor fotovoltaice. În același timp, deșeurile în sine nu necesită prelucrare specială și îmbătrânire în instalațiile de depozitare temporară. Și de energie electrică, folosind celule solare pot fi produse în funcționare continuă timp de mai mulți ani, cu puțin sau nici o schimbare a sursei de radiație, în cazul în care nivelul de radioactivitate reziduale și de înjumătățire este suficient de mare.
Mediul activ din reactorul nuclear, care este de obicei selectat special pentru compoziția și presiunea sa, este excitat de o radiație tare. Este comună numirea unei astfel de radiații corpusculare sau electromagnetice care ionizează și excită un gaz, dar interacționează slab direct cu electronii plasmei formate. Rolul unei astfel de radiații poate fi jucat de electroni și grinzi de ioni, produse de reacții nucleare, fluxuri de fotoni de undă scurtă (până la razele γ produse într-o explozie nucleară). "Particulele rigide" (electroni, ioni, fotoni) ionizează atomii și moleculele amestecului de gaze, creând o plasmă de neechilibru cu un grad crescut de ionizare.
Principala sursă de radiație penetrantă a combustibilului uzat reactoarelor nucleare este 137 Cs γ-radiație (timp de înjumătățire de 30 de ani) cu energie Eγ = 662 keV și sarcina de a crea o sursă de energie bazată pe căutarea YAOP redus mediu radiolitic și stabil termic și chimic inert cu ridicată Eficiența transformării energiei nucleare în radiații optice într-o gamă convenabilă pentru transformările fotovoltaice. Drept urmare, ca mediu de gaz de lucru servește amestec Ar-N2 la o presiune de 1-5 atm, preferabil emițătoare în lungimea de undă variază de 350-410 nm și 750-1050 tranziții C → B și B → O molecula de azot N2, respectiv.
Desemnarea "C → B și B → A tranzițiile" este convențional pentru molecula menționată (tabelul 7.2, referința A.A.Radtsig, B.M.Smirnov. Manual privind Atomic si Fizica moleculara. M. Atomizdat, 1980 YG), dar dacă este necesar, într-o măsură mai mare, este posibil să o identificăm cu următoarele
Un amestec de Ar-N2. sub presiune 1-5 bar, determină direcția de relaxare a fluxurilor de energie într-o anumită direcție, ci mai degrabă majoritatea transferului rezonant de energie din atomii de argon metastabile, Ar *, care sunt formate în principal de electroni directă excitație impactul electronilor secundari sau recombinarea disociativa a ionilor moleculari Ar2 +. la starea excitată electronic a azotului C 3 Pu. Ulterioare cascadă radiație ∩ U 3 C → B → A Pg 3 3 Σ + u are loc radiația în bandă largă în lungime de undă în intervalul 350-410 nm și 750-1050 pe respectiva tranziție electron-vibrație-rotație, ceea ce conduce la cea mai bună coincidență a spectrului radiațiilor optice și spectrul de absorbție al convertorului fotoelectric, ceea ce face posibilă utilizarea convertoarelor fotoelectrice.
Sub influența radiației din acest amestec de gaze se produce generarea de atomi și molecule excitate de electroni. radiații optice molecule excitate cade pe introducerea de convertoare fotoelectrice, ceea ce duce la apariția de energie electrică pe drumul lor. Compoziția și presiunea amestecului de gaz sunt selectate experimental, pe baza de potrivire maximă a spectrului de emisie optică a moleculelor excitate și spectrul de absorbție al convertorului fotoelectric. Raportul dintre proporțiile componenților Ar-N2 amestec de gaz este determinat prin proiectarea instalației, presiunea și puritatea amestecului utilizat, și, prin urmare, este supus cercetării și dezvoltării pentru a crea un design special și instalare va fi de aproximativ după cum urmează: [Ar]: [N2] ≈ 10: 1.
rezultat tehnic nou, care poate fi realizat prin punerea în aplicare a metodei revendicate, este acela de a crește eficiența de conversie a energiei nucleare în radiații optice și reducerea efectelor nocive ale radiațiilor asupra celulelor solare semiconductoare.
Metoda revendicată poate fi realizată cu ajutorul dispozitivului prezentat în desen, realizat sub formă de container. traductoare fotoelectrice 1 sunt plasate în apropierea sursei de radiații γ radioactive - deșeuri radioactive 2. Între sursa de radiații - deșeuri radioactive și convertoarele fotoelectrice - mediu de gaz de lucru disponibilă - amestec de Ar-N2. sub presiune 1-5 bar și de preferință, care emit în lungimea de undă variază de 350-410 nm și 750-1050 tranziții C → B și B → O molecula de azot N2, respectiv. Deșeurile radioactive pot fi plasate într-un container cu un mediu optic activ.
Așteptată electric extragerea specifică puterii energiei din combustibilul uzat este w = 1 W / kg, iar puterea electrică totală a ansamblului de rază constantă 40 de 200 m containere cu diametrul de 0,5 m și înălțimea de 3 m - P = 1 MW. Astfel, obținerea de energie electrică nu depinde de locația sursei de radiații γ-și expunerea la radiații nocive în structuri semiconductoare este redusă.
Revendicarea invenției
Procesul de conversie a energiei de radiații ionizante în energie electrică, care cuprinde plasarea convertoarele fotoelectrice în apropierea sursei de radiație, caracterizată prin aceea că între sursa de radiație și convertizoarele fotoelectrice dispus un mediu de gaz de lucru, care este un amestec de Ar-N2. sub presiune 1-5 bar și de preferință, care emit în lungimea de undă variază de 350-410 nm și 750-1050 tranziții C → B și B → O molecula de azot N2, respectiv.
MM4A Rezilierea anticipată a brevetului datorită neachitării în timp util a taxei pentru păstrarea brevetului în vigoare
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: