В термоэмиссионных преобразователях изоляционные материалы выполняют следующие основные функции: изолируют коллектор от эмиттера; изолируют отдельные преобразователи от токс-проводящих элементов конструкции при соединении их в электрическую цепь; обеспечивают требуемый зазор между коллектором и эмиттером. Конструктивно изоляционные материалы применяются как составная часть металлокерамических вакуумноплотных узлов в виде дистанционаторов, керамических покрытий и слоев в коллекторных пакетах. Металлокерамические вакуумноплотные узлы (МКУ) в одноэлементном ТЭП изолируют эмиттерный узел от коллекторного и одновременно являются частью оболочки ТЭП. В многоэлементных ТЭП МКУ служат для изоляции токоввода эмиттера от токоввода коллектора. МКУ состоит из керамической трубки или шайбы, к которой с двух сторон припаяны металлические манжеты, служащие для соединения МКУ с эмиттерным или коллекторным узлами. Для обеспечения необходимого зазора между коллектором и эмиттером используются дистанционаторы в виде керамических шайб (звездочек), шариков или стерженьков, помещаемых между коллектором и эмиттером. Для изоляции коллекторов ТЭП от жидкометаллического теплоносителя используются керамические покрытия, наносимые с помощью плазменного напыления или другим способом.
Коллекторный пакет такого ТЭП распространен, как системы и представляет собой многослойную трубку, состоящую из внутренней и наружной металлических труб с прослойкой изоляционного материала между ними. Условия работы изоляционных материалов в ТЭП очень тяжелые. Рабочие температуры центрирующих (дистанционирующих) элементов ТЭП находятся в диапазоне от 1700 до 2300° К, МКУ - в диапазоне от 700 до 1800° К. В процессе работы ТЭП центрирующие элементы постоянно находятся в контакте с тугоплавким материалом эмиттера (W, Re, Мо и др.) и материалом коллектора (Ni, Си, Nb, Мо и др.).
Центрирующие элементы и внутренняя поверхность МКУ находятся в вакууме. Центрирующие элементы и внутреняя поверхность МКУ подвергаются воздействию агрессивных паров цезия при давлении до 10 тор. Все изоляционные материалы ТЭП в реакторе подвергаются воздействию интенсивного нейтронного и излучения. МКУ могут в принципе испытывать нагрузки до 50 g. В процессе работы изоляционные материалы подвергаются многократным термическим ударам, что приводит к термическим напряжениям. Особенно большие термические напряжения могут возникать в МКУ, состоящих из металлических и керамических материалов с различными коэффициентами термического расширения и испытывающих воздействие значительных тепловых потоков. Ресурс работы изоляционных материалов может составлять более 10000 ч.
|
