[發明專利]一種多用途小型核反應堆電源

有效

• 申請號: 201811112529.7
• 申請日: 2018-09-25
• 公開（公告）號: CN109243653B
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 王成龍;孫浩;秋穗正;田文喜;蘇光輝
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G21D7/04
• 分類號: G21D7/04
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

本發明公開了一種多用途小型核反應堆電源，包括堆芯、熱管、屏蔽體和溫差發電裝置，所述熱管一端插入堆芯中，另一端插入溫差發電裝置中，屏蔽體設置在堆芯與溫差發電裝置間，熱管穿過屏蔽體，屏蔽體保護溫差發電裝置不受到堆芯嚴重的輻射損傷；所述溫差發電裝置包括相間隔設置的熱電偶轉換元件和冷卻通道，熱管插入溫差發電裝置中，并位于冷卻通道兩側的熱電偶轉換元件外側，使得熱管在溫差發電裝置中加熱熱電偶轉換元件的一側，冷卻通道中的水冷卻熱電偶轉換元件的另一側，熱電偶轉換元件利用兩端的溫差產生電勢，將熱能轉換為電能，可供多種用途的裝備與系統使用。

技術領域

本發明涉及反應堆設計技術領域，具體涉及一種多用途小型核反應堆電源。

背景技術

隨著科學技術的進步，特種裝備的發展對大功率、長壽命的電源系統提出了重大的需求。

當前，用于小型、移動部署的特種裝備的電源系統多為化學電源，如蓄電池，燃料電池，熱氣機，或太陽能等。長壽期電源還包括同位素電源，主要用于航天器等。在上述傳統電源系統中，化學能電源輸出功率較低、續航能力不足，難以滿足大型特種裝備長期工作的使用需要；太陽能電源體積、尺寸較大，不便于部署；同位素電源雖然壽命長達數年以上，但輸出功率較低，難以滿足需求。此外，傳統電源環境適應能力不強，難以適應較為惡劣的工作環境，例如高低溫、真空、輻射、沖擊和震動等。

發明內容

為了克服上述現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種多用途小型核反應堆電源，為多種特種裝備與系統提供電力供應，大幅提高功率輸出水平與續航時間。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種多用途小型核反應堆電源，包括堆芯1、熱管2、屏蔽體3和溫差發電裝置4，所述熱管2一端插入堆芯1中，另一端插入溫差發電裝置4中，屏蔽體3設置在堆芯1與溫差發電裝置4間，熱管2穿過屏蔽體3，屏蔽體3保護溫差發電裝置4不受到堆芯1嚴重的輻射損傷；所述溫差發電裝置4包括相間隔設置的熱電偶轉換元件41和冷卻通道42，熱管2插入溫差發電裝置4中，并位于冷卻通道42兩側的熱電偶轉換元件41外側，使得熱管2在溫差發電裝置4中加熱熱電偶轉換元件41的一側，冷卻通道42中的水冷卻熱電偶轉換元件41的另一側，熱電偶轉換元件41利用兩端的溫差產生電勢，將熱能轉換為電能。

所述堆芯1采用熱管冷卻快中子反應堆，其內部的核燃料采用富集度65％的氮化鈾。

所述熱管2中的工質為鉀。

所述屏蔽體3的材料為金屬鎢和氫化鋰。

所述熱電偶轉換元件41的材料為CoSb₃。

所述冷卻通道42內的工質為水。

所述多用途小型核反應堆電源的直徑為0.6米，全長2.6米，總重2.3噸，能夠通過車載等方式運輸，為多種特種裝備與系統提供電力。

本發明采用熱管冷卻、靜默式熱電偶熱電轉換的多用途小型核反應堆電源，其能量密度、輸出功率、續航時間顯著大于傳統化學電源，環境適應性強，可在高低溫、真空、輻射、沖擊和震動等惡劣環境下正常工作。相比于傳統的化學電源，小型化、靜默式、多用途的核反應堆電源具有顯著的優勢，在移動式供電、特種裝備動力等領域有著廣闊的應用前景。

附圖說明

圖1為本發明多用途小型核反應堆電源布置圖。

圖中：1-堆芯；2-熱管；3-屏蔽體；4-溫差發電裝置；11-核燃料；41-熱電偶轉換元件；42-冷卻通道

具體實施方式

為更好地說明本發明，現結合附圖對本發明工作原理作以描述。