1 引言 热离子空间核电源是将核反应堆裂变产生(2)

　　3 氧对热离子核电源性能影响

　　Desplat 等人以比较典型的电极材料钨为例，对氧对热离子核电源性能的影响进行了详细的试验研究，得到了氧对发射极和接收极有效功函的影响。
　　电极间隙间有氧后，随着有效氧压的增大，热离子能量转换器的功率密度也在不断增大。这是因为：随着电极空间有效氧压力的增大，发射极有效功函和接收极有效功函都减小，但发射极和接收极有效功函的差值呈先增大后减小的趋势，热离子能量转换器输出电压也是先增大后减小；另外，发射极有效功函的降低，提高了发射极发射电子的能力，热离子能量转换器的电流密度将增加，而且增加的幅度要大于输出电压减小的幅度，最终导致转换器的功率密度不断增加。这与文献中的试验结果是一致的。所以，随着热离子能量转换器的电极间有效氧压的增大，转换器的性能得到了提高。
　　但是，又可以发现，随着有效氧压的增大，发射极表面解吸附率也随着增大，而且增大的幅度远远大于转换器功率密度增大的幅度。综合考虑这两方面，认为有效氧压不宜过高。这是因为：如果电极间的有效氧压过高，那么电极空间的氧会与发射极金属发生化学反应，导致发射极表面生成挥发性的发射极氧化物。这些氧化物穿过电极间隙并沉积在温度相对较低的接收极，由于热离子能量转换器的接收极温度一般明显低于发射极温度，因此在发射极温度下可以稳定存在的发射极氧化物在接收极表面将会凝结和凝固。这些发射极氧化物不仅会加快发射极材料的损失，还将通过改变接收极的有效功函和热辐射力来影响转换器的性能。
　　另外，电极间隙间的铯蒸气通过和氧形成氧化铯，不但可以缓解发射极氧化物凝结、凝固在接收极表面，还可以减少发射极材料的损失。氧的存在可以改变热离子转换器电极表面的化学成分，从而影响接收极的发射特性，而接收极发射特性的不同对热离子能量转换器的性能有很大的影响。Kaibyshev 和Lysikov 也提到，接收极的发射特性除了和接收极的原材料有关外，还受接收极表面成分的影响。所以，向电极间隙引入氧时需要精确控制氧的分压力。至于最优有效氧压力值的确定问题还有待于深入研究，以便更好的提高转换器的性能和寿命。

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　　4 结论

　　本文对热离子核电源电极间铯蒸气和氧气对电源性能影响的研究现状进行了分析评述，得出如下结论：

　　（1）向电极空间充入铯蒸气可中和空间电荷，形成等离子体；降低有效功函数，提高发射电子的发射能力；缓解发射极氧化物凝结、凝固在接收极表面，减少发射极材料的损失。但电极间的铯蒸气压力过高是有害的，应根据铯池温度选取最佳的铯蒸气压力。

　　（2）热离子能量转换器电极间的氧可降低电极的有效功函，提高转换器的性能。但如果电极间氧的压力过大，发射极表面将生成挥发性的发射极氧化物，这些氧化物沉积在接收极表面，不仅会加快发射极材料的损失，还将影响转换器的性能；因此，向电极间隙引入氧时需要精确的控制氧的分压力，最优有效氧压力值有待深入研究。

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