[发明专利]热管堆余热排出系统

说明书

本发明实施例涉及深海核动力系统技术领域，提供一种热管堆余热排出系统。所述热管堆余热排出系统包括热管堆和换热器，所述热管堆的热管处于水平横卧状态，所述换热器包括外壳，所述热管贯穿插设于所述外壳，所述外壳包括内层壳体与外层壳体，所述外壳上下相对位置分别设置有出水口和进水口，所述出水口和所述进水口使所述内层壳体的内部与所述外层壳体的外部连通。本发明实施例提供的热管堆余热排出系统，在实现非能动地排出热管堆的余热的同时，相比于传统的反应堆余热排出系统，省去了专门的冷却器，简化了系统结构，减小了系统体积，节省了宝贵的舱内空间，能够适用于内部空间极为狭小的水下航行器。

技术领域

本发明涉及深海核动力系统技术领域，尤其涉及一种热管堆余热排出系统。

背景技术

无人潜航器(Unmanned undersea vehicle，简称UUV)是深海科学考察、资源勘测及开发利用、水下特定任务执行的有效工具，为满足其向大型化、长航时、高航速和智能化方向发展时对输出功率和续航时间的要求，常采用具有能量密度高、寿期长、不依赖空气等特征的核动力装置作为动力源。受制于深海宝贵的舱内空间资源、复杂水下环境以及无人条件，必须采用先进反应堆。

目前国内外均对热管型反应堆开展了较多研究，对象范围涵盖了海洋、陆地和空间。热管型反应堆(简称：热管堆)为全固态堆芯，利用热管作为堆芯热量导出手段，没有回路系统和转动部件，系统大大简化，可以做到堆芯免维护，特别适用于空间受限的UUV。反应堆故障停堆后，裂变产物衰变和剩余中子继续反应，带来特殊的剩余热量(简称余热)，若不及时带走，将造成反应堆融合，产生放射性物质外泄等严重后果，因此充分保障核安全是反应堆应用的第一条件。

针对此问题，在陆地核电站设计中，发展出了非能动余热排出系统，即在故障停堆时，无需人为干预、仅依靠自然循环即可带出余热，非能动余热排出技术成为核能应用的重要安全保障。当前对UUV采用核反应堆研究不够深入，应用于UUV的核反应堆非能动余热排出系统并未有方案见诸报道。而陆地核电站非能动余热排出系统通常需要非常高的垂直空间布置冷却器，以提升自然循环驱动力，保证足够冷却工质能够带出热量，因此并不适用于UUV中极为狭窄的空间。

发明内容

本发明实施例提供一种热管堆余热排出系统，用以解决现有的非能动余热排出系统的结构尺寸较大，不适用于空间受限的水下航行器的问题。

本发明实施例提供一种热管堆余热排出系统，包括热管堆和换热器，所述热管堆的热管处于水平横卧状态，所述换热器包括外壳，所述热管贯穿插设于所述外壳，所述外壳包括内层壳体与外层壳体，所述外壳上下相对位置分别设置有出水口和进水口，所述出水口和所述进水口使所述内层壳体的内部与所述外层壳体的外部连通。

其中，所述内层壳体的内部沿所述热管的轴线方向设有多个竖向隔板，多个所述竖向隔板将所述内层壳体的内部分成多个冷却通道，所述冷却通道与所述出水口和所述进水口连通。

其中，同一个所述竖向隔板嵌套有多个所述热管。

其中，每一所述竖向隔板的上端和下端分别安装有横向挡板，相邻两个所述横向挡板之间以及最边缘的所述横向挡板与所述内层壳体之间均留有间隙，所述冷却通道通过所述间隙与所述出水口和进水口连通，位于多个所述竖向隔板的同一侧的多个所述横向挡板形成具有所述间隙的弧形面，所述弧形面与所述内层壳体之间形成集水区。

其中，所述内层壳体的上下相对位置构造有向外凸出的集水体，所述集水体与所述弧形面之间形成所述集水区。

其中，所述间隙的宽度从中间向两侧逐渐减小。

其中，所述进水口安装有截止阀，所述出水口安装有止回阀。

其中，所述外层壳体为圆柱形结构，所述热管与所述圆柱形结构的轴线平行。

其中，所述换热器安装于所述热管的绝热段。