熱離子空間核電源冷卻系統(tǒng)的研究.pdf

1、熱離子空間核電源將核反應(yīng)堆裂變產(chǎn)生的熱能通過(guò)熱離子熱電轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。因其具有尺寸小、重量輕、比功率大、無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)部件、受外界環(huán)境影響小、冷卻系統(tǒng)簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)而備受關(guān)注。冷卻系統(tǒng)是熱離子核電源的重要組成部分，隨著電源功率的增加，冷卻系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)越來(lái)越重，現(xiàn)有冷卻系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足如此大功率電源的要求，因此本文提出了一種新的冷卻系統(tǒng)，并作了初步的研究。
　　本文提出了采用熱管的熱離子空間核電源的冷卻系統(tǒng)，得出了熱功率為48kW熱離子空間

2、核電源冷卻系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)。冷卻系統(tǒng)由傳熱熱管、散熱熱管和熱管輻射器構(gòu)成。傳熱熱管將熱量從核反應(yīng)堆中提取出來(lái)，到達(dá)熱電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)完成熱電轉(zhuǎn)換，剩余的熱量通過(guò)散熱熱管傳遞給熱管輻射器并散向空間。
　　系統(tǒng)在30～105％負(fù)荷下工作，熱源溫度為1756K，溫度控制范圍為66K。采用294根壁厚為2.5mm的傳熱熱管，熱管和燃料棒均勻布置在反應(yīng)堆堆芯中。每根傳熱熱管需要帶走的熱量為2.381kW。為適應(yīng)不同負(fù)荷下的傳熱量，傳熱熱管采用可變熱

3、導(dǎo)熱管，其工作溫度范圍為1720K到1780K。貯氣室體積為5.88110m。散熱采用354根與熱電轉(zhuǎn)換裝置均勻?qū)訝畈贾玫膱A管式43熱管完成，每根熱管需要帶走的熱量為1.6102kW。熱管壁厚為2.5mm，采用軸向槽道管芯。熱管輻射器由熱管的冷凝段和輻射能力強(qiáng)的銅散熱片組成。為了提高散熱片的輻射性能，散熱片上涂有CC涂層。
　　推導(dǎo)了可變熱導(dǎo)熱管的特性方程，研究了不同負(fù)荷條件下冷卻系統(tǒng)工作特性。計(jì)算得知，熱管工作溫度升高時(shí)，熱管管