CN109243653A - 一种多用途小型核反应堆电源 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多用途小型核反应堆电源，包括堆芯、热管、屏蔽体和温差发电装置，所述热管一端插入堆芯中，另一端插入温差发电装置中，屏蔽体设置在堆芯与温差发电装置间，热管穿过屏蔽体，屏蔽体保护温差发电装置不受到堆芯严重的辐射损伤；所述温差发电装置包括相间隔设置的热电偶转换元件和冷却通道，热管插入温差发电装置中，并位于冷却通道两侧的热电偶转换元件外侧，使得热管在温差发电装置中加热热电偶转换元件的一侧，冷却通道中的水冷却热电偶转换元件的另一侧，热电偶转换元件利用两端的温差产生电势，将热能转换为电能，可供多种用途的装备与系统使用。

Description

一种多用途小型核反应堆电源
技术领域
本发明涉及反应堆设计技术领域，具体涉及一种多用途小型核反应堆电源。
背景技术
随着科学技术的进步，特种装备的发展对大功率、长寿命的电源系统提出了重大的需求。
当前，用于小型、移动部署的特种装备的电源系统多为化学电源，如蓄电池，燃料电池，热气机，或太阳能等。长寿期电源还包括同位素电源，主要用于航天器等。在上述传统电源系统中，化学能电源输出功率较低、续航能力不足，难以满足大型特种装备长期工作的使用需要；太阳能电源体积、尺寸较大，不便于部署；同位素电源虽然寿命长达数年以上，但输出功率较低，难以满足需求。此外，传统电源环境适应能力不强，难以适应较为恶劣的工作环境，例如高低温、真空、辐射、冲击和震动等。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种多用途小型核反应堆电源，为多种特种装备与系统提供电力供应，大幅提高功率输出水平与续航时间。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种多用途小型核反应堆电源，包括堆芯1、热管2、屏蔽体3和温差发电装置4，所述热管2一端插入堆芯1中，另一端插入温差发电装置4中，屏蔽体3设置在堆芯1与温差发电装置4间，热管2穿过屏蔽体3，屏蔽体3保护温差发电装置4不受到堆芯1严重的辐射损伤；所述温差发电装置4包括相间隔设置的热电偶转换元件41和冷却通道42，热管2插入温差发电装置4中，并位于冷却通道42两侧的热电偶转换元件41外侧，使得热管2在温差发电装置4中加热热电偶转换元件41的一侧，冷却通道42中的水冷却热电偶转换元件41的另一侧，热电偶转换元件41利用两端的温差产生电势，将热能转换为电能。
所述堆芯1采用热管冷却快中子反应堆，其内部的核燃料采用富集度65％的氮化铀。
所述热管2中的工质为钾。
所述屏蔽体3的材料为金属钨和氢化锂。
所述热电偶转换元件41的材料为CoSb3。
所述冷却通道42内的工质为水。
所述多用途小型核反应堆电源的直径为0.6米，全长2.6米，总重2.3吨，能够通过车载等方式运输，为多种特种装备与系统提供电力。
本发明采用热管冷却、静默式热电偶热电转换的多用途小型核反应堆电源，其能量密度、输出功率、续航时间显著大于传统化学电源，环境适应性强，可在高低温、真空、辐射、冲击和震动等恶劣环境下正常工作。相比于传统的化学电源，小型化、静默式、多用途的核反应堆电源具有显著的优势，在移动式供电、特种装备动力等领域有着广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明多用途小型核反应堆电源布置图。
图中：1-堆芯；2-热管；3-屏蔽体；4-温差发电装置；11-核燃料；41-热电偶转换元件；42-冷却通道
具体实施方式
为更好地说明本发明，现结合附图对本发明工作原理作以描述。
如图1所示，本发明一种多用途小型核反应堆电源，包括堆芯1、热管2、屏蔽体3和温差发电装置4，所述热管2一端插入堆芯1中，另一端插入温差发电装置4中，屏蔽体3设置在堆芯1与温差发电装置4间，热管2穿过屏蔽体3，屏蔽体3保护温差发电装置4不受到堆芯1严重的辐射损伤；所述温差发电装置4包括相间隔设置的热电偶转换元件41和冷却通道42，热管2插入温差发电装置4中，并位于冷却通道42两侧的热电偶转换元件41外侧，使得热管2在温差发电装置4中加热热电偶转换元件41的一侧，冷却通道42中的水冷却热电偶转换元件41的另一侧，热电偶转换元件41利用两端的温差产生电势，将热能转换为电能。
作为本发明的优选实施方式，所述堆芯1采用热管冷却快中子反应堆，其内部的核燃料采用富集度65％的氮化铀。
作为本发明的优选实施方式，所述热管2中的工质为钾。
作为本发明的优选实施方式，所述屏蔽体3的材料为金属钨和氢化锂。
作为本发明的优选实施方式，所述热电偶转换元件41的材料为CoSb3。
作为本发明的优选实施方式，所述冷却通道42内的工质为水。
作为本发明的优选实施方式，所述多用途小型核反应堆电源的直径为0.6米，全长2.6米，总重2.3吨，能够通过车载等方式运输，为多种特种装备与系统提供电力。
本发明电源的工作原理为：堆芯1中的核燃料11发生核裂变产生热量，热量传递至热管2使之温度升高。热管2能够将热量传导至温差发电装置4。热管2在温差发电装置4中加热了热电偶转换元件41的一端，冷却通道42中的水冷却了热电偶转换元件41的另一端。热电偶转换元件41利用两端的温差产生电势，将热能转换为电能。
本发明未详尽描述的内容均为常规技术内容。

Claims (7)

1.一种多用途小型核反应堆电源，其特征在于：包括堆芯(1)、热管(2)、屏蔽体(3)和温差发电装置(4)，所述热管(2)一端插入堆芯(1)中，另一端插入温差发电装置(4)中，屏蔽体(3)设置在堆芯(1)与温差发电装置(4)间，热管(2)穿过屏蔽体(3)，屏蔽体(3)保护温差发电装置(4)不受到堆芯(1)严重的辐射损伤；所述温差发电装置(4)包括相间隔设置的热电偶转换元件(41)和冷却通道(42)，热管(2)插入温差发电装置(4)中，并位于冷却通道(42)两侧的热电偶转换元件(41)外侧，使得热管(2)在温差发电装置(4)中加热热电偶转换元件(41)的一侧，冷却通道(42)中的水冷却热电偶转换元件(41)的另一侧，热电偶转换元件(41)利用两端的温差产生电势，将热能转换为电能。
2.根据权利要求1所述的一种多用途小型核反应堆电源，其特征在于：所述堆芯(1)采用热管冷却快中子反应堆，其内部的核燃料采用富集度65％的氮化铀。
3.根据权利要求1所述的一种多用途小型核反应堆电源，其特征在于：所述热管(2)中的工质为钾。
4.根据权利要求1所述的一种多用途小型核反应堆电源，其特征在于：所述屏蔽体(3)的材料为金属钨和氢化锂。
5.根据权利要求1所述的一种多用途小型核反应堆电源，其特征在于：所述热电偶转换元件(41)的材料为CoSb3。
6.根据权利要求1所述的一种多用途小型核反应堆电源，其特征在于：所述冷却通道(42)内的工质为水。
7.根据权利要求1所述的一种多用途小型核反应堆电源，其特征在于：所述多用途小型核反应堆电源的直径为0.6米，全长2.6米，总重2.3吨，能够通过车载等方式运输，为多种特种装备与系统提供电力。
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