Изотопно-турбинный генератор электричества

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявители Филиппов Петр Васильевич Мышалов Александр Александрович(72) Автор Филиппов Петр Васильевич(73) Патентообладатели Филиппов Петр Васильевич Мышалов Александр Александрович(57) Изотопно-турбинный генератор электричества, содержащий изотопно-нагревательный блок, состоящий из активной зоны с радиоактивным элементом, защищенный системой биологической защиты, отличающийся тем, что активная зона разделена на рабочую и нерабочую зоны, содержит механизм регулирования ввода изотопа в рабочую зону, в которой установлен комбинированный вольфрамовый нагреватель, водоканальную систему,имеющую отводы горячей и холодной воды, на пути отвода горячей воды расположена турбина с генератором, на пути отвода холодной воды установлен насос, между насосом и турбиной расположен теплообменник.(56) 1. Патент на полезную модель 906112. 2. Заявка на изобретение 97119506, 18.11.1997 (прототип). 87912012.12.30 Полезная модель относится к устройствам для получения электроэнергии за счет радиоактивных изотопов и относится к области электроэнергетики. Известно множество устройств, позволяющих извлекать определенную часть из потока энергии излучений и/или элементарных частиц, которые проходят через полупроводниковые материалы, используемые в составе устройств, и преобразовывать в энергию электрического тока. В качестве примера можно привести фотоэлементы, преобразующие часть энергии светового потока, или преобразователи энергии тепла в энергию термо - ЭДС. Известно устройство источник электрического тока 1, в котором используется способность некоторых полупроводниковых преобразователей вырабатывать электроэнергию из излучений (радиации) радиоактивных металлов. Особенностью этих устройств является возможность их работы в автономном режиме длительное время, сравнимое с периодом полураспада радиоактивных материалов, участвующих в реакции распада. Однако, вырабатываемый ток обладает малой мощностью. Известна изотопная атомная электростанция 2. Изотопная атомная электростанция состоит из активной зоны, окруженной защитным экраном и теплоизолятором. Содержит паровую трубу, трубу для воды и турбину с электрогенератором. В активной зоне расположен радиоактивный изотоп, ионизирующий воду и превращающий ее в пар, который движется в конденсатор и превращает пар в воду, движущуюся вниз через регулирующий кран, и вращает гидротурбину с электрогенератором. Недостатком изотопной атомной электростанции является низкий КПД и неспособность производить энергию достаточной мощности при малых габаритах. Предлагаемый изотопно-турбинный генератор электричества (ИТГЭ) предназначен для выработки электроэнергии и тепла за счет способности радиоактивного изотопа разогревать металлы. Все металлы при контакте с радиоактивными изотопами способны нагреваться, однако температура нагревания у каждого металла неодинаковая. Технической задачей предлагаемой полезной модели является, создание малогабаритной, мобильной установки с более высоким КПД. Задача решается за счет того, что изотопно-турбинный генератор электричества, содержащий изотопно-нагревательный блок, состоящий из активной зоны с радиоактивным элементом, защищенный системой биологической защиты, активная зона разделена на рабочую и нерабочую зоны, также содержит механизм регулирования ввода изотопа в рабочую зону, в которой установлен комбинированный вольфрамовый нагреватель, водоканальную систему, имеющую отводы горячей и холодной воды, на пути отвода горячей воды расположена турбина с генератором, на пути отвода холодной воды установлен насос, между насосом и турбиной расположен теплообменник. На фигуре представлен общий вид установки. Установка состоит из изотопно-нагревательного блока 1, водоканальной системы 2,гидротурбины 3 с электрогенератором 4, теплообменника 5, насоса 6 и преобразователя высокого напряжения 7. Изотопно-нагревательный блок предназначен для нагревания воды (жидкости) и включает систему биологической защиты 8, комбинированный вольфрамовый нагреватель 9, рабочую зону с радиоактивным изотопом 10, нерабочую зону 11, механизм ввода 12 изотопа в рабочую зону и механизм вывода 13 изотопа из рабочей зоны. Водоканальная система обеспечивает движение горячей воды (жидкости), вращающей лопасть гидротурбины электрогенератора, с последующим ее охлаждением в теплообменнике. Гидротурбина с электрогенератором вырабатывают электрический ток малой мощности, который далее преобразуется в высокое напряжение. Теплообменник обеспечивает теплообмен между водой, поступающей из пространства вокруг комбинированного вольфрамового нагревателя, и водой, идущей к потребителям тепла. Насос активизирует циркуляцию воды в водоканальной системе. 2 87912012.12.30 Преобразователь высокого напряжения осуществляет преобразование малого тока с низким напряжением в ток высокого напряжения. Изотопно-турбинный генератор электричества (ИТГЭ) работает следующим образом. Радиоактивный изотоп из нерабочей зоны 11 изотопно-нагревательного блока 1 вводится в рабочую зону 10 и начинает разогревать комбинированный вольфрамовый нагреватель 9, который разогревает воду (жидкость), находящуюся в пространстве вокруг комбинированного вольфрамового нагревателя 9 без процесса ее ионизации. Возникающий ток горячей воды обеспечивает вращение лопасти гидротурбины с электрогенератором, вырабатывающим электрический ток с низким напряжением, которое затем преобразуется посредством преобразователя высокого напряжения в ток высокого напряжения. Вода в дальнейшем охлаждается в теплообменнике и вновь поступает в пространство вокруг нагревательного элемента. Горячая вода теплообменника отводится и может быть использована в быту для обогрева помещений. Отличие предлагаемой полезной модели от прототипа заключается в том, что в изотопно-турбинном генераторе электричества вода не ионизируется и не предполагается использование парообразной фазы воды с ее последующей конденсацией. Это значительно сокращает габариты установки, расширяет ее функциональные возможности, повышает КПД и обеспечивает экологическую безопасность. Охлаждающая жидкость не ионизируется, не подвергается облучению радиоактивным изотопом за счет разнородности и многослойности комбинированного вольфрамового нагревателя. Полезная модель имеет ряд преимуществ перед традиционными атомными электростанциями, работающими за счет энергии расщепления атомных ядер (урана, плутония,тория). Для работы предлагаемой модели не надо строить больших сооружений. Установка малогабаритна, возможны мобильные варианты. В предлагаемом устройстве не может быть атомного взрыва. Конструкция модели очень проста, и она может быть построена без больших капиталовложений за короткий срок. Большим достоинством предлагаемой модели является то, что она может работать используя в качестве источника энергии радиоактивные изотопы, образующиеся в реакторах атомных электростанций. Таким образом, в определенной мере может быть решена проблема использования ядерных отходов, которые в настоящее время затапливают в море,закапывают в землю или хранят в специальных, дорогостоящих хранилищах. Преимуществом ИТГЭ является то, что он может работать без дополнительной загрузки радиоактивного материала в течение десятков лет. Экономический эффект от использования предлагаемой модели будет значительным, но количественно его в настоящее время оценить трудно. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3