[發明專利]一種小型核電源集成試驗裝置

有效

• 申請號: 201810395237.2
• 申請日: 2018-04-27
• 公開（公告）號: CN108983112B
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發明（設計）人: 王成龍;唐思邈;蘇光輝;田文喜;秋穗正
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01R31/40
• 分類號: G01R31/40
• 代理公司: 61215 西安智大知識產權代理事務所
• 代理人: 何會俠

本發明公開了一種小型核電源集成試驗裝置，包括電源+可控硅調壓器、加熱棒、紫銅基體、高溫熱管、銅板、半導體溫差發電器、保護氣腔室、冷卻水通道、泵、水箱、廢液池等部件；高溫熱管分為蒸發段、絕熱段、冷凝段，高溫熱管的蒸發段置于紫銅基體內，高溫熱管的冷凝段置于銅板內，高溫熱管用于熱量傳遞，將熱量從紫銅基體輸送至半導體溫差發電器；通過調節可控硅調壓器電壓調節加熱棒加熱功率，模擬反應堆堆芯不同工況下的裂變功率；調節泵的流速模擬小型核電源應用于水下航行器不同航行速度時系統的冷卻能力；該裝置結構緊湊，質量輕便，可模塊化生產，拼裝方便，采用靜態溫差發電，可靠性高，無機械轉動部件，不產生噪音，利于水下航行器的隱藏。

技術領域

本發明涉及反應堆熱工水力設計技術領域，具體涉及一種可應用于多種領域的小型核電源集成試驗裝置。

背景技術

自主式水下航行器(AUV)等小型海洋航行器作為便捷、高效的海洋移動平臺，在海洋資源勘探、水下軍事偵察和遠程設備監測等領域有著十分重要的戰略意義，是海陸空潛一體化監測網絡的主要組成部分。自主式水下航行器的電力來源主要有一次性電池、蓄電池及燃料電池等，只能為航行器提供短時間的電力供應。有限的電力來源對航行器作業半徑、航行速度、任務持續時間以及負載設備承載能力等有較大的限制。例如，美國軍方研制的Bluefin-21型自主式水下航行器采用鋰電池供電，在標準負載和3kn航速的續航能力僅為25h，在執行MH370搜尋任務時需頻繁回收。當前，水下航行器進行長時間、遠距離作業需定期回收電池充電，成本較高。燃料電池存在氫儲問題，體積質量一般較大。而核能恰恰擁有功率密度大等特點，運行壽命可達10年以上，核動力裝置應用于水下航行器可以革新換代式的提高水下航行器的續航能力，限制水下航行器發展的續航能力問題可以得到根本解決。

總之，針對應用于多種領域的小型核電源集成裝置研究還未有相關現有技術見諸報道或公開。

發明內容

為避免現有技術的不足之處，本發明提出一種可應用于多種領域小型核電源集成試驗裝置設計方案，滿足應用于多種領域的小型核電源的集成性能實驗研究的需要。

一種小型核電源集成試驗裝置，包括模擬反應堆堆芯不同工況下裂變功率的電源+可控硅調壓器10，一端與電源+可控硅調壓器10連接的多個加熱棒21，加熱棒21另一端豎直嵌入至紫銅基體31內部、高溫熱管41的蒸發段410豎直嵌入至紫銅基體31內部，加熱棒21與高溫熱管41空間位置關系為相互平行且呈三角形形式排布；所述電源+可控硅調壓器10、加熱棒21、紫銅基體31、高溫熱管41的蒸發段410共同模擬反應堆堆芯；所述高溫熱管41分為蒸發段410、絕熱段411和冷凝段412，高溫熱管41的冷凝段412置于與銅板61內，絕熱段411用于連接高溫熱管的蒸發段410與冷凝段412，多根高溫熱管41的空間位置關系為相互平行；上半導體溫差發電器81和下半導體溫差發電器82熱面相對置于銅板61內且位于高溫熱管41的冷凝段412上下兩側，高溫熱管41的作用為將熱量從紫銅基體31輸送至上半導體溫差發電器81熱面；銅板61的上下兩側為冷卻水通道71，上半導體溫差發電器81和下半導體溫差發電器82冷面與冷卻水通道71的壁面相貼合，且冷卻水通道71位于上半導體溫差發電器81和下半導體溫差發電器82的外側；所述冷卻水通道71一端通過泵72連接水箱91，另一端連通廢液池73；所述水箱91、泵72、并聯的冷卻水通道71以及廢液池73形成冷卻系統，采用開式回路，保證冷卻水通道71入口水溫保持不變，模擬深海水下環境，泵72調整冷卻系統中的冷卻水流速，模擬多種領域在不同航行速度下海水對小型核電源的冷卻能力。

所述上半導體溫差發電器81和下半導體溫差發電器82的結構相同，由多組第一半導體溫差發電元件811和第二半導體溫差發電元件812組成，第一半導體溫差發電元件811和第二半導體溫差發電元件812之間通過串并聯調整輸出電壓和輸出功率，從而滿足不同的使用需求。

所述上半導體溫差發電器81和下半導體溫差發電器82位于保護氣腔室51中，保護氣腔室51中充滿保護性氣體，防止上半導體溫差發電器81和下半導體溫差發電器82氧化。