[發(fā)明專利]一種采用溫差發(fā)電技術(shù)的熱管堆地面試驗裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111340405.6
• 申請日: 2021-11-12
• 公開（公告）號: CN114033640B
• 公開（公告）日: 2023-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王成龍;楊海旺;田智星;郭凱倫;張大林;秋穗正;田文喜;蘇光輝
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: F03G7/04
• 分類號: F03G7/04;F03G7/06
• 代理公司: 西安智大知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 何會俠

本發(fā)明公開了一種采用溫差發(fā)電技術(shù)的熱管堆地面試驗裝置，該裝置包括程控電源、加熱棒、加熱單元銅基體、高溫?zé)峁堋l(fā)電單元銅基體、溫差發(fā)電器、冷板、水泵、水箱等。程控電源調(diào)節(jié)加熱棒的加熱功率，模擬反應(yīng)堆堆芯功率變化；加熱棒模擬反應(yīng)堆燃料元件裂變產(chǎn)生熱量；加熱單元銅基體模擬反應(yīng)堆固態(tài)堆芯，固定支撐加熱棒及高溫?zé)峁埽桓邷責(zé)峁軐崃繌募訜岚魝鲗?dǎo)至溫差發(fā)電器進行熱電轉(zhuǎn)換；發(fā)電單元銅基體用于分配熱量并固定支撐溫差發(fā)電器；冷板、水泵和水箱依次連接組成冷卻回路對溫差發(fā)電器進行冷卻。本發(fā)明為開展熱管?溫差發(fā)電機理性實驗提供了切實可行的試驗裝置。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及核反應(yīng)堆熱工水力設(shè)計及能量換領(lǐng)域，具體涉及一種采用溫差發(fā)電技術(shù)的熱管堆地面試驗裝置。

背景技術(shù)

熱管冷卻反應(yīng)堆以高富集度的UO2或UN作燃料，一回路采用高溫?zé)峁軐Χ研具M行冷卻，具有功率密度高、運行周期長、環(huán)境適應(yīng)性好等優(yōu)點；二回路采用級聯(lián)式寬溫域溫差發(fā)電器進行熱電轉(zhuǎn)換，具有集約度顯著、運行噪音低的優(yōu)勢；整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、固有安全性高，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)5年以上的電力供給，在星空探測、衛(wèi)星通訊、水下潛航器等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。采用溫差發(fā)電技術(shù)的熱管堆地面試驗裝置鮮有報道或公開。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種采用溫差發(fā)電技術(shù)的熱管堆地面試驗裝置，為開展熱管-溫差發(fā)電機理性實驗提供了切實可行的試驗裝置。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種采用溫差發(fā)電技術(shù)的熱管堆地面試驗裝置，包括程控電源1、加熱棒2、加熱單元銅基體3、高溫?zé)峁?、溫差發(fā)電器5、冷卻水板6、發(fā)電單元銅基體7、水泵8、水箱9和真空罩10；所述程控電源1用于調(diào)節(jié)加熱棒2的加熱功率，模擬反應(yīng)堆功率變化；所述加熱棒2用于模擬反應(yīng)堆內(nèi)燃料元件裂變產(chǎn)生熱量；所述加熱單元銅基體3用于模擬熱管堆固態(tài)堆芯，支撐固定加熱棒2及高溫?zé)峁?；所述高溫?zé)峁?兩端分別與加熱單元銅基體3和發(fā)電單元銅基體7相連接，將加熱棒2產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)至溫差發(fā)電器5；所述溫差發(fā)電器5由冷卻水板6壓緊固定于發(fā)電單元銅基體7表面，將熱能轉(zhuǎn)換成電能；所述冷卻水板6、水泵8和水箱9依次連接組成冷卻回路，對溫差發(fā)電器5進行冷卻并導(dǎo)出試驗裝置的剩余熱量；所述加熱棒2、加熱單元銅基體3、高溫?zé)峁?、溫差發(fā)電器5、冷卻水板6、發(fā)電單元銅基體7均放置于真空罩10內(nèi)，用于隔絕氧氣，提升整個試驗裝置的熱電轉(zhuǎn)換性能。

所述高溫?zé)峁?采用鈉、鉀、鋰等堿金屬作為傳熱工質(zhì)，采用不銹鋼絲網(wǎng)加槽道復(fù)合式吸液芯，傳熱功率可達(dá)到10kW。

所述溫差發(fā)電器5熱端由半赫斯勒材料制成，冷端由碲化鉍材料制成，熱電轉(zhuǎn)換效率可達(dá)10％以上。

所述加熱棒2與加熱單元銅基體3之間填充石墨粉用于固定并增強導(dǎo)熱。

所述高溫?zé)峁?與加熱單元銅基體3和發(fā)電單元銅基體7之間填充石墨粉用于固定并增強導(dǎo)熱。

本發(fā)明通過加熱棒模擬反應(yīng)堆核變釋熱，由高溫?zé)峁軐崃繌募訜岚魝鲗?dǎo)至溫差發(fā)電器進行熱電轉(zhuǎn)換，能夠開展模擬反應(yīng)堆啟動、升功率、降功率等多個工況下的熱電轉(zhuǎn)換試驗。為開展熱管-溫差發(fā)電機理性實驗提供了切實可行的試驗裝置。

附圖說明

圖1為一種采用溫差發(fā)電技術(shù)的熱管堆地面試驗裝置示意圖。

圖2為一種采用溫差發(fā)電技術(shù)的熱管堆地面試驗裝置效果圖。

圖中：1-程控電源；2-加熱棒；3-加熱單元銅基體；4-高溫?zé)峁埽?-溫差發(fā)電器；6-冷卻水板；7-發(fā)電單元銅基體；8-水泵；9-水箱；10-真空罩。

具體實施方式

為更好地說明本發(fā)明，現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明工作原理進行詳細(xì)描述。