[发明专利]一种静默式空间核反应堆地面实验装置

说明书

本发明公开了一种静默式空间核反应堆地面实验装置，包括程控电源、电加热棒模块、紫铜基体、屏蔽体、高温碱金属热管模块、冷却水板、温差发电器模块、铜板、真空泵、电动叶轮、稳压控制模块、流量计、阀门、水泵、冷却塔、数据采集系统、真空室。程控电源为电加热棒模块通电加热；电加热棒模块嵌入于紫铜基体中；高温碱金属热管模块沿轴向方向包括蒸发段、绝热段、冷凝段，蒸发段均匀嵌入于紫铜基体中，绝热段绕过屏蔽体外侧，冷凝段均匀嵌入于铜板中；温差发电器模块热端附着于铜板表面，冷端附着于冷却水板表面，冷却水板、温差发电器、铜板呈三明治式结构布置；温差发电器模块的输出电能通过稳压控制模块控制，给电动涡轮供电。

技术领域

本发明涉及反应堆热工水力设计技术领域，具体涉及一种静默式空间核反应堆地面实验装置。

背景技术

深空探测以及星表科考等空间任务对能源系统提出了好可靠性、超长运行周期等要求。由于深空具有太阳能光源不足的特点，蓄电池等传统能源形势存在着续航能力不足等缺点，目前常用的太阳能电池板以及蓄电池等传统能源形势已经无法满足深空探测的需求，而核动力装置恰恰具备功率密度大、运行周期长等优势，因此空间核动力装置已经成为解决深空探测能源供应问题的最佳选择。高温热管具有运行温度高、传热效率高、等温性好、安全可靠等优点，温差发电器是一种基于塞贝克效应的静态热电转换器件，具有可靠性高、静态无噪声、绿色无污染等优点。静默式空间核反应堆结合高温热管及温差发电器的优势，利用高温碱金属热管传热、温差发电器件发电，具有运行温度高、安全可靠性高、服役寿命长、长期运行免维修、静默无噪声等优点。静默式空间核反应堆地面实验装置可以为静默式空间核反应堆的应用提供技术支撑。

针对静默式空间核反应堆地面实验装置研究还未有相关现有技术见诸报道或公开。

发明内容

为避免现有技术的不足之处，本发明提出一种静默式空间核反应堆地面实验装置设计方案，满足应用于静默式空间核反应堆地面实验研究的需要。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种静默式空间核反应堆地面实验装置，包括程控电源1、电加热棒模块2、紫铜基体3、屏蔽体4、高温碱金属热管模块5、冷却水板6、温差发电器模块7、铜板8、真空泵9、电动叶轮10、稳压控制模块11、流量计12、阀门13、水泵14、冷却塔15、数据采集系统16和真空室17；所述程控电源1与电加热棒模块2连接，为所述电加热棒模块2通电加热，模拟核反应堆不同工况；所述电加热棒模块2包含多根电加热棒，所述电加热棒均匀嵌入于所述紫铜基体3中；所述高温碱金属热管模块5为多根高温碱金属热管，高温碱金属热管模块5沿轴向依次分为高温碱金属热管蒸发段100、高温碱金属热管绝热段110和高温碱金属热管冷凝段120，所述高温碱金属热管蒸发段100均匀嵌入所述紫铜基体3中，所述高温碱金属热管绝热段110绕过所述屏蔽体4外侧，所述高温碱金属热管冷凝段120均匀嵌入于所述铜板8中；所述温差发电器模块7热端均匀附着于铜板8的前后表面，冷端均匀附着于所述冷却水板6表面，所述铜板8、温差发电器模块7和冷却水板6呈三明治式结构布置；所述电加热棒模块2、紫铜基体3、屏蔽体4、高温碱金属热管模块5、冷却水板6、温差发电器模块7和铜板8位于真空室17内；所述温差发电器模块7依次连接位于真空室17外的稳压控制模块11和电动叶轮10，温差发电器模块7的输出电能通过所述稳压控制模块11控制，给所述电动涡轮10供电；所述冷却塔15通过水泵14连通所述冷却水板6，通过水泵14给所述冷却水板6提供冷却水；所述冷却塔15与冷却水板6连通的管路上设置有流量计12和阀门13，及所述流量计12及所述阀门13用于监控及控制冷却水流量；所述冷却塔15为系统的最终热肼，用于释放系统废热；所述数据采集系统16包括若干热电偶，用于监控系统各部分温度变化；所述真空泵9连接真空室17，用于抽真空，所述真空室17为系统装置提供真空环境。

所述高温碱金属热管为高温钾热管，内部充有碱金属钾；所述高温碱金属热管模块5将所述紫铜基体3中的热量传递至所述铜板8，为所述温差发电器模块7提供热量；所述高温碱金属热管模块5运行温度在500℃以上。