[发明专利]一种多用途热管堆原型样机

说明书

本发明公开了一种多用途热管堆原型样机，属于反应堆实验装置技术领域，其包括：六边形基体，用于模拟热管堆固态堆芯；多根加热棒，插置在六边形基体内，用于模拟反应堆燃料棒束；斯特林热电转换器，用于模拟动态热电转换过程；静默式热电转换器，用于模拟静态热电转换过程；多根高温碱金属热管，用于模拟实现堆芯冷却及能量传输过程；承压保护壳，包覆在六边形基体、多根加热棒、多根高温碱金属热管、斯特林热电转换器和静默式热电转换器的外侧。本发明能够验证多用途热管堆核动力技术可行性，可用于研究堆芯功率变化时，热管运行特性及能量转换装置运行特性的响应，研究堆芯—热管—能量转换装置的耦合特性。

技术领域

本发明属于反应堆实验装置技术领域，具体涉及一种新型多用途热管堆原型样机。

背景技术

目前，多用途小型热管反应堆电源技术具有能量密度高、使用时间长、结构紧凑、环境适应性强、固有安全性高等巨大优势，已经成为未来核动力水下无人航行器、核动力鱼雷、核动力飞机、核动力火箭、核动力续航导弹、空间核电源、陆基可移动式核动力电源等多种新型战略武器的最佳能源动力解决方案之一。上述新型战略武器对于维护国家海、陆、空、天的主权，及安全和发展利益具有重要意义，是国家国防发展的必然选择，可颠覆性改变未来战争模式。

然而热管反应堆属于新技术，其技术可行性有待进一步验证。同时绝大部分的研究仍停留在单个部件的测试之上，对与热管反应堆整体性的耦合特性仍缺少相关研究，其一体化集成特性有待进一步研究。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明采取了如下技术方案：

一种多用途热管堆原型样机，包括：

六边形基体，用于模拟热管堆固态堆芯；

多根加热棒，插置在所述六边形基体内，用于模拟反应堆燃料棒束，并通过调节所述加热棒的功率模拟堆芯的功率分布和功率变化；

热电转换器，用于模拟动态和静态热电转换过程；

多根高温碱金属热管，用于模拟实现堆芯冷却及能量传输过程；所述高温碱金属热管的第一端为蒸发端，插置于所述六边形基体内，所述高温碱金属热管的中间段为绝热段，所述高温碱金属热管的第二端为冷凝端；多根高温碱金属热管的冷凝端与所述热电转换器连接；

承压保护壳，包覆在所述六边形基体、多根所述加热棒、多根所述高温碱金属热管和所述热电转换器的外侧，以保护测试人员的安全，且能够用于真空环境下的测试。

进一步地，所述加热棒的峰值功率为1.2kW；所述加热棒为90根，用于提供百千瓦内的热功率。

进一步地，所述六边形基体采用铌锆合金制成。

进一步地，所述六边形基体上开设有127个按照六边形排布的圆孔，其中，37个所述圆孔用于与所述高温碱金属热管配合；90个所述圆孔用于与所述加热棒配合。

进一步地，所述高温碱金属热管以高纯钾为工质；所述高温碱金属热管的管材为海恩斯230，所述高温碱金属热管内烧结有海恩斯230吸液芯。

进一步地，所述热电转换器包括斯特林热电转换器和静默式热电转换器，所述斯特林热电转换器用于模拟动态热电转换过程，所述静默式热电转换器用于模拟静态热电转换过程；多根高温碱金属热管分为2组，其中，第一组的多根高温碱金属热管的冷凝端通过第一换热装置与所述斯特林热电转换器连接，第二组的多根高温碱金属热管的冷凝端通过第二换热装置与所述静默式热电转换器连接。

进一步地，所述高温碱金属热管的数量为37根。