CN116110634A - 核电源 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种核电源。核电源包括：堆芯，用于提供热量；多根热管，每根热管的蒸发段插入堆芯内，每根热管的冷凝段向外延伸出堆芯；热电转换模块，设置于堆芯外，热电转换模块包括多个第一热电转换元件，第一热电转换元件具有环形结构，其中，每个第一热电转换元件套设于一根热管的冷凝段，且第一热电转换元件与冷凝段热连接；第一冷却腔，用于供冷却剂流动，第一冷却腔设置于堆芯外且与堆芯间隔设置，多个第一热电转换元件位于第一冷却腔内；第一冷却剂进口，与第一冷却腔连通；以及第一冷却剂出口，与第一冷却腔连通。本申请实施例提供的核电源，能够使热电转换元件更长时间地稳定工作。

Description

核电源

技术领域

本申请的实施例涉及核反应堆技术领域，具体涉及一种核电源。

背景技术

核电源可以应用于航空航天领域，核电源通过核反应堆的堆芯产生热能，并将热能转化为电能，实现为航天器供能，使航天器摆脱对太阳的能源依赖。

在核电源中，可以通过自由活塞式斯特林发电机将热能转化为电能。斯特林发电机属于动态转换技术，其能量转换效率较高。但是，由于斯特林发电机通过活塞高频往复运动带动直线发电机发电，其在长时间工作后，性能不稳定，电力输出会出现波动，难以实现长时间稳定供电。

发明内容

鉴于上述问题，本申请实施例提供一种核电源。核电源包括：堆芯，用于提供热量；多根热管，每根热管的蒸发段插入堆芯内，每根热管的冷凝段向外延伸出堆芯；热电转换模块，设置于堆芯外，热电转换模块包括多个第一热电转换元件，第一热电转换元件具有环形结构，其中，每个第一热电转换元件套设于一根热管的冷凝段，且第一热电转换元件与冷凝段热连接，以将热管传输的热量转换成电能；第一冷却腔，用于供冷却剂流动，第一冷却腔设置于堆芯外且与堆芯间隔设置，多个第一热电转换元件位于第一冷却腔内，以由第一冷却腔内的冷却剂为第一热电转换元件进行冷却；第一冷却剂进口，与第一冷却腔连通，用于向第一冷却腔中引入冷却剂；以及第一冷却剂出口，与第一冷却腔连通，用于将第一冷却腔中的冷却剂引出。

本申请实施例提供的核电源，通过热管将堆芯中的热量引出，同时，热电转换元件具有环形结构，能够套设在热管的冷凝段，从而增加了热电转换元件与热管的连接强度和导热面积，使热电转换元件能够更长时间地稳定高效工作。此外，核电源还设置有冷却腔，通过流动的冷却剂将热电转换元件多余的热量引出，进一步确保热电转换元件长时间工作的稳定性。

附图说明

本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本申请实施例的核电源的原理示意图；

图2为本申请实施例的核电源的结构示意图；

图3为本申请实施例的核电源的剖面示意图；

图4为本申请实施例的核电源的局部结构的剖面示意图；

图5为本申请实施例的核电源的堆芯的截面示意图；

图6为本申请实施例的核电源的冷却腔的剖面示意图；

图7为本申请实施例的核电源的冷却腔的结构示意图；

图8为图7所示冷却腔的剖面示意图；

图9为本申请实施例的核电源的冷却腔与热管装配的剖面示意图；

图10为图9中冷却腔和热管沿A-A面的剖面示意图；

图11为本申请实施例的核电源的另一局部结构的剖面示意图；

图12为本申请实施例的核电源的第二散热器的结构示意图；

图13为本申请实施例的核电源的第一散热器的结构示意图。

需要说明的是，附图不一定按比例绘制，其仅以不影响本领域技术人员理解的示意性方式示出。

附图标记说明：

10、堆芯；11、燃料块；12、径向反射层；13、轴向反射层；14、控制鼓；15、安全棒通道；20、热管；21、蒸发段；22、冷凝段；30、热电转换模块；31、第一热电转换元件；32、第二热电转换元件；41、第一冷却腔；411、第一冷却剂进口；412、第一冷却剂出口；413、第二环形集流腔；414、第一环形集流腔；415、容纳腔；416、第一连接通道；42、第二冷却腔；51、第一散热器；511、第一集流环；512、第二集流环；513、第一连接管；514、第一散热片；515、第一体积补偿器；52、第二散热器；521、第三集流环；522、第四集流环；523、第二连接管；524、第二散热片；525、第二体积补偿器；60、屏蔽体；61、控制鼓驱动机构；71、第一泵；72、第二泵。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。对于本申请的实施例，还需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。

本申请实施例提供一种核电源。本实施例中的核电源可以通过热电转换模块将热能转化为电能。

如图1、图2和图4所示，核电源可以包括堆芯、热管20、热电转换模块30、第一冷却腔41、第一冷却剂进口411以及第一冷却剂出口412。

堆芯用于提供热量。堆芯中可以设置有燃料块11，燃料块11发生裂变反应产生热量，从而使堆芯可以提供热量。燃料块11产生的热量可以通过热电转换模块30转化为电能。在一些实施例中，燃料块11可以由铀钼合金(U-8％Mo)制成，铀钼合金易于获取，运行温度较低，对冷却剂回路的要求较低，降低了研制难度，同时还具有较大的热工安全裕量，有利于提高系统的安全可靠性。

热管20用于将堆芯提供的热量传输至热电转换模块30。热管20的数量可以为多根，每根热管20的蒸发段21插入堆芯内，每根热管20的冷凝段22向外延伸出堆芯。如图3所示，每根热管20可以包括蒸发段21和冷凝段22。热管20中含有工作介质，工作介质在蒸发段21能够吸收热量并蒸发，蒸发后的工作介质运动至冷凝段22，在冷凝段22放出热量并冷凝，从而完成热量的传输，在冷凝段22冷凝的工作介质能够重新回到蒸发段21，从而完成工作介质的循环。本实施例中，热管20中的工作介质可以为钾，热管20的管壳和吸液芯的材质可以为316L不锈钢。

热电转换模块30用于将热管20传输的热量转换成电能。热电转换模块30设置于堆芯外，热电转换模块30包括多个第一热电转换元件31，第一热电转换元件31具有环形结构，其中，每个第一热电转换元件31套设于一根热管20的冷凝段22，且第一热电转换元件31与冷凝段22导热连接，即第一热电转换元件31与冷凝段22能够可交换热量地连接，以将热管20传输的热量传输至热电转换模块30并由热电转换模块30转换成电能。示例性地，热电转换模块30可以为温差发电元件、热离子转换元件等。

第一冷却腔41用于供冷却剂流动，第一冷却腔41设置于堆芯外且与堆芯间隔设置，多个第一热电转换元件31位于第一冷却腔41内，以由第一冷却腔41内的冷却剂为第一热电转换元件31进行冷却。可以理解，热管20的冷凝段22传输至第一热电转换元件31的热量并不能被第一热电转换元件31完全利用，会有部分热量残留并积累，导致第一热电转换元件31和热管20的冷凝段22的温度持续升高。为防止热量的积累，本实施例中，在多个第一热电转换元件31和多根热管20的外部设置有第一冷却腔41，通过使冷却剂流经第一冷却腔41，可以带走第一热电转换元件31和热管20的冷凝段22周围积累的热量，使得第一热电转换元件31和热管20的冷凝段22能够持续稳定工作。

第一冷却剂进口411与第一冷却腔41连通，用于向第一冷却腔41中引入冷却剂；第一冷却剂出口412与第一冷却腔41连通，用于将第一冷却腔41中的冷却剂引出。通过第一冷却剂进口411和第一冷却剂出口412，实现冷却剂在第一冷却腔41中的循环流动。冷却剂的种类可以为钠钾合金。

本申请实施例提供的核电源，通过热管20将堆芯中的热量引出，同时，热电转换元件具有环形结构，能够套设在热管20的冷凝段22，从而增加了热电转换元件与热管20的连接强度和导热面积，使热电转换元件能够更长时间地稳定、高效地工作。此外，核电源还设置有冷却腔，通过流动的冷却剂将热电转换元件多余的热量引出，进一步确保热电转换元件长时间工作的稳定性。

在一些实施例中，第一热电转换元件31为温差发电元件，温差发电元件的热端和冷端分别位于环形结构的径向内侧和径向外侧；其中，温差发电元件的热端与冷凝段22热连接，第一冷却腔41内的冷却剂为温差发电元件的冷端进行冷却。示例性地，温差发电元件具体可以为碲化铅型(PbTe)温差发电元件。温差发电元件在工作时，热端温度约525度，冷端温度约210度。

本实施例中，温差发电元件通过其热端和冷端的温差实现发电。温差发电元件为静态发电，这使得整个核电源不存在运动部件，从而使核电源的性能稳定，能够长时间提供稳定的电能。温差发电元件的热端和冷端沿环形结构的温差发电元件的径向分布。温差发电元件的径向内侧与热管20的冷凝段22连接，接收热管20的冷凝段22释放的热量，从而作为温差发电元件的热端；温差发电元件的径向外侧与第一冷却腔41连接，被第一冷却腔41中的冷却剂冷却，从而作为温差发电元件的冷端。本实施例中，温差发电元件为环形，内部与热管20的冷凝段22热连接，外部与冷却剂接触，这种方式具有更好的热电转换效率。

如图6、图7和图8所示，在一些实施例中，第一冷却腔41包括第一环形集流腔414、第二环形集流腔413和第一连接通道416。第二环形集流腔413与第一环形集流腔414同轴设置，第二环形集流腔413更靠近堆芯；第一连接通道416的数量为多个，多个第一连接通道416沿轴向延伸，用于连通第一环形集流腔414和第二环形集流腔413。冷却剂从第一冷却剂进口411进入第二环形集流腔413，然后流经多个第一连接通道416到达第一环形集流腔414并重新汇聚，最后从第一冷却剂出口412流出第一冷却腔41。

本实施例中，通过设置环形集流腔使冷却剂汇聚，并通过多个第一连接通道416，分别对多个第一热电转换元件31进行冷却，使冷却剂对第一热电转换元件31冷却效果更好，维持了第一热电转换元件31冷端和热端的温差，提高了热电转换效率。

如图9和图10所示，在一些实施例中，第一冷却腔41还包括多个沿轴向延伸的容纳腔415。每个容纳腔415形成在第一连接通道416的径向内侧，每个第一热电转换元件31位于一个容纳腔415内。容纳腔415和第一连接通道416可以共享环形的第一冷却腔41的内侧壁，第一热电转换元件31可以与第一冷却腔41绝缘设置。

本实施例中，将第一热电转换元件31设置在第一连接通道416的径向内侧的容纳腔415中，可以使第一热电转换元件31更容易被第一冷却腔41中冷却剂冷却，同时还能使第一热电转换元件31更稳固、可靠地与第一冷却腔41连接。

在一些实施例中，第一环形集流腔414和第二环形集流腔413的横截面的尺寸和大小相同，第一环形集流腔414和第二环形集流腔413的环宽大于第一连接通道416的直径。本实施例中，通过这种设置方式，可以使冷却剂进入第二环形集流腔413后，沿第二环形集流腔413流动，并经由多个连接通道进入第一环形集流腔414，之后在第一环形集流腔414内流动，从出口流出，从而使冷却剂的流动更加均匀，实现更好的冷却效果。

在一些实施例中，第一冷却剂进口411与第二环形集流腔413连通，第一冷却剂出口412与第一环形集流腔414连通。本实施例中，可以通过第一冷却剂进口411将冷却剂引入第二环形集流腔413，通过第一冷却剂出口412将第一环形集流腔414中的冷却剂引出。

在一些实施例中，热电转换模块30还包括第二热电转换元件32。第二热电转换元件32的数量可以为多个，多个第二热电转换元件32设置于堆芯外且位于堆芯与多个第一热电转换元件31之间。第二热电转换元件32具有与第一热电转换元件31相同或相似的结构，第二热电转换元件32可以具有环形结构。

第二热电转换元件32与热管20的连接方式可以与第一热电转换元件31相同或相似。每个第二热电转换元件32可以套设于一根热管20的冷凝段22，且第二热电转换元件32与冷凝段22热连接，以将热管20传输的热量转换成电能。

同一根热管20上可以同时套设有第二热电转换元件32和第一热电转换元件31，第二热电转换元件32和第一热电转换元件31可以套设在同一根热管20上的不同位置。每个第一热电转换元件31套设在热管20远离堆芯的管段上，每个第二热电转换元件32套设在同一根热管20的靠近堆芯的管段上。

本实施例中，通过设置第二热电转换元件32，第二热电转换元件32可以独立于第一热电转换元件31工作，在某个热电转换元件不能正常工作的情况下，其他的热电转换元件还可以正常工作，避免了单点失效，从而增加了核电源的可靠性。可以理解，在本申请其他实施例中，核电源还可以包括与第一热电转换元件31、第二热电转换元件32的结构和设置方式类似的第三热电转换元件、第四热电转换元件等，以增加核电源的可靠性。

如图6、图11和图12所示，在一些实施例中，核电源还包括第二冷却腔42。第二冷却腔42用于供冷却剂流动，第二冷却腔42设置于堆芯外且位于堆芯与多个第一热电转换元件31之间，多个第二热电转换元件32位于第二冷却腔42内，以由第二冷却腔42内的冷却剂为第二热电转换元件32的冷端进行冷却；第二冷却剂进口，与第二冷却腔42连通，用于向第二冷却腔42中引入冷却剂；以及第二冷却剂出口，与第二冷却腔42连通，用于将第二冷却腔42中的冷却剂引出。

本实施例中，通过设置第二冷却腔42，第二冷却腔42可以独立于第一冷却腔41工作，在某个冷却腔不能正常工作的情况下，其他的冷却腔还可以正常工作，避免了单点失效，从而增加了核电源的可靠性。可以理解，在本申请其他实施例中，核电源还可以包括与第一冷却腔41、第二冷却腔42的结构和设置方式类似的第三冷却腔、第四冷却腔等，以增加核电源的可靠性。

如图1、图3、图11和图12所示，在一些实施例中，核电源还包括第一散热器51、第一泵71、第二散热器52以及第二泵72。

第一散热器51用于对来自第一冷却剂出口412的冷却剂进行散热；第一泵71用于将散热后的冷却剂循环回第一冷却剂进口411；第二散热器52用于对来自第二冷却剂出口的冷却剂进行散热；第二泵72用于将散热后的冷却剂循环回第二冷却剂进口，其中，第一散热器51与第二散热器52连接，第一散热器51更靠近堆芯。第一泵71和第二泵72可以均为电磁泵，以驱动冷却剂循环流动。

本实施例中，第一散热器51和第一泵71可以实现第一冷却腔41中冷却剂的散热，第二散热器52和第二泵72可以实现第二冷却腔42中冷却剂的散热。通过设置第二散热器52和第二泵72，第二散热器52和第二泵72可以独立于第一散热器51和第一泵71工作，在某个散热器或泵不能正常工作的情况下，其他的散热器或泵还可以正常工作，避免了单点失效，从而增加了核电源的可靠性。

在一些实施例中，核电源还包括第一体积补偿器515和第二体积补偿器525，分别用于对第一冷却腔41中的冷却剂和第二冷却腔42中的冷却剂进行体积补偿。

在一些实施例中，如图13所示，第一散热器51包括第一集流环511、第二集流环512、第一连接管513和第一散热片514；如图12所示，第二散热器52包括第三集流环521、第四集流环522、第二连接管523和第二散热片524。

第一集流环511通过管路与第一冷却剂出口412连通；第二集流环512通过管路与第一冷却剂进口411连通，第二集流环512相比第一集流环511更远离堆芯。第一连接管513的数量可以为多个，多个第一连接管513用于连通第一集流环511和第二集流环512，第一集流环511中的冷却剂通过多个第一连接管513流入第二集流环512；第一散热片514的数量可以为多个，每个第一散热片514焊接于一个第一连接管513，用于对第一连接管513进行散热。第一散热片514的材质可以为铝。

第三集流环521通过管路与第二冷却剂出口连通；第四集流环522通过管路与第二冷却剂进口连通，第四集流环522相比第三集流环521更远离堆芯；第二连接管523的数量可以为多个，多个第二连接管523用于连通第三集流环521和第四集流环522，第三集流环521中的冷却剂通过多个第二连接管523流入第四集流环522；第二散热片524的数量可以为多个，每个第二散热片524焊接于一个第二连接管523，用于对第二连接管523进行散热。第二散热片524的材质可以为铝。

本实施例中，每个散热器包括两个集流环，两个集流环通过多个连接管连接，每个散热器中的一个集流环中的工作介质可以通过连接管流至另一个集流环，从而实现工作介质的循环流动。每个连接管均焊接有一个散热片，热量经散热片可以被排放到宇宙空间，散热片可以增大连接管的散热面积，使工作介质流经连接管时能够更多地散失热量，从而实现冷却剂的降温。

在一些实施例中，第三集流环521与第二集流环512相接，且第一散热器51和第二散热器52整体上呈圆台结构，热电转换模块30设置于圆台结构的径向内侧。通过这种设置方式，可以使核电源的整体更加紧凑，减小了核电源的体积。

在一些实施例中，核电源还包括屏蔽体60。屏蔽体60设置于堆芯与热电转换模块30之间，多根热管20穿过屏蔽体60朝热电转换模块30延伸。堆芯在工作时会产生核辐射，为防止热电转换模块30被核辐射损坏，在堆芯与热电转换模块30之间设置有屏蔽体60。多根热管20可以从堆芯延伸，穿过屏蔽体60，并继续朝热电转换模块30延伸，以将热量传输至热电转换模块30。

参见图4，在一些实施例中，多根热管20的冷凝段22均处于第一圆柱面上，多根热管20的蒸发段21均处于第二圆柱面上，第二圆柱面的直径小于第一圆柱面的直径，即热管20的蒸发段21和冷凝段22不处于同一轴线上。第二圆柱面的直径小于第一圆柱面的直径，有利于蒸发段21在堆芯中的安装。

热管20位于屏蔽体60内的管段包括：与蒸发段21同轴的第一直管段，与冷凝段22同轴的第二直管段，以及连接第一直管段和第二直管段的第三直管段，第三直管段的轴线与第一直管段的轴线之间形成夹角。

可以理解，热管20的空腔无法屏蔽核辐射，因此，本实施例中，热管20在屏蔽体60内分为三个管段，第一直管段可以与第二直管段平行但不共线地设置，第三直管段的轴线与第一直管段和第二直管段的轴线之间形成夹角，这样，热管20在屏蔽体60中形成两个具有一定角度的折角，堆芯产生的核辐射无法通过热管20的空腔到达热电转换模块30，从而延长了热电转换模块30的使用寿命。

如图5所示，在一些实施例中，堆芯包括燃料块11、径向反射层12、控制鼓14和轴向反射层13。

燃料块11形成有沿轴向延伸的多个插槽，多个插槽围绕燃料块11的轴线分布，插槽用于安装热管20的蒸发段21。

燃料块11的中部还可以形成有安全棒通道15，安全棒通道15用于安装安全棒。安全棒可以为碳化硼材质，用于保证反应堆在发射掉落事故下仍处于次临界的安全状态。

径向反射层12设置于燃料块11的径向外侧。径向反射层12设置于燃料块11的径向外侧。径向反射层12用于防止燃料块11产生的射线和热量沿堆芯的径向泄漏。径向反射层12可以为铍材质。

控制鼓14的数量可以为多个。多个控制鼓14设置于径向反射层12中，控制鼓14用于调节燃料块11的核裂变反应速率，以实现反应堆功率的控制。控制鼓14的主体材料可以为氧化铍，控制鼓14的吸收体材料可以为碳化硼，吸收体的张角可以为120°。屏蔽体60上还可以设置有控制鼓驱动机构61，控制鼓驱动机构61能够驱动控制鼓14转动，从而实现反应堆功率的控制。

轴向反射层13的数量可以为两个，两个轴向反射层13分别设置于燃料块11的轴向两端，其中，每个热管20的蒸发段21穿过一个轴向反射层13插入燃料块11的一个插槽中。轴向反射层13用于防止燃料元件产生的射线和热量沿堆芯的轴向泄漏。轴向反射层13可以为铍材质。

核电源发射成功后，安全棒驱动机构将安全棒弹出堆芯10，之后在控制鼓驱动机构61的作用下，控制鼓吸收体被缓慢转向远离燃料块11的位置，直至堆芯10达到额定功率稳定运行状态。反应堆运行时，燃料块11产生热功率，通过导热传递至热管20，热管20通过内部钾工质的相变和循环流动将热功率传递至屏蔽体60后端，并进入温差发电元件的热端，温差发电元件将一部分热能转化为电能，剩余的废热经温差发电元件冷端传输至冷却腔内的钠钾工质，在电磁泵的驱动下，钠钾工质将废热带出冷却腔并进入钠钾工质管路及散热器的集流环，钠钾工质自集流环进入钠钾管路，其所携带的废热由散热片通过辐射散热的方式排放至宇宙空间，之后钠钾工质进入管路另一端的集流环，并从集流环流出进入钠钾工质管路，经电磁泵加压后重新进入冷却腔，如此循环。

在一些实施例中，核电源的堆芯热功率约20千瓦，电功率约1千瓦。块状铀钼合金(U-8％Mo)最高温度约600℃，热管20蒸发段温度约550℃，温差发电元件热端温度约525℃，冷端温度约210℃，散热器总面积约7平方米，系统转换效率取保守值约5％。该核电源的电功率预计可拓展至10千瓦，具体的堆芯尺寸、热管20数目、散热器面积等参数可根据实际功率需求进行设计。

本申请实施例中，钠钾回路位于温差发电元件的冷端，用于排放废热，因此，与传统回路式空间堆(以钠钾回路作为一回路，带出堆芯的热量，运行温度超过500℃)相比，本方案的钠钾回路运行温度(约200℃)要低得多，其对电磁泵的要求更低。本申请实施例中，块状铀钼合金(U-8％Mo)最高运行温度约600℃，因此具有很大的热工安全裕量，在降低了材料研制难度的同时还有利于系统的安全可靠性。

以上仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (15)

1.一种核电源，包括：

堆芯，用于提供热量；

多根热管，每根所述热管的蒸发段插入所述堆芯内，每根所述热管的冷凝段向外延伸出所述堆芯；

热电转换模块，设置于所述堆芯外，所述热电转换模块包括多个第一热电转换元件，所述第一热电转换元件具有环形结构，其中，每个所述第一热电转换元件套设于一根所述热管的冷凝段，且所述第一热电转换元件与所述冷凝段热连接，以将所述热管传输的热量转换成电能；

第一冷却腔，用于供冷却剂流动，所述第一冷却腔设置于所述堆芯外且与所述堆芯间隔设置，所述多个第一热电转换元件位于所述第一冷却腔内，以由所述第一冷却腔内的冷却剂为所述第一热电转换元件进行冷却；

第一冷却剂进口，与所述第一冷却腔连通，用于向所述第一冷却腔中引入冷却剂；以及

第一冷却剂出口，与所述第一冷却腔连通，用于将所述第一冷却腔中的冷却剂引出。

2.根据权利要求1所述的核电源，其中，所述第一热电转换元件为温差发电元件，所述温差发电元件的热端和冷端分别位于所述环形结构的径向内侧和径向外侧；

其中，所述温差发电元件的热端与所述冷凝段热连接，所述第一冷却腔内的冷却剂为所述温差发电元件的冷端进行冷却。

3.根据权利要求2所述的核电源，其中，所述第一冷却腔包括：

第一环形集流腔；

第二环形集流腔，与所述第一环形集流腔同轴设置，所述第二环形集流腔更靠近所述堆芯；以及

多个沿轴向延伸的第一连接通道，用于连通所述第一环形集流腔和所述第二环形集流腔。

4.根据权利要求3所述的核电源，其中，所述第一冷却腔还包括：

多个沿轴向延伸的容纳腔，每个所述容纳腔形成在所述第一连接通道的径向内侧，每个所述第一热电转换元件位于一个所述容纳腔内。

5.根据权利要求3所述的核电源，其中，所述第一环形集流腔和所述第二环形集流腔的横截面的尺寸和大小相同，所述第一环形集流腔和所述第二环形集流腔的环宽大于所述第一连接通道的直径。

6.根据权利要求3所述的核电源，其中，所述第一冷却剂进口与所述第二环形集流腔连通，

所述第一冷却剂出口与所述第一环形集流腔连通。

7.根据权利要求1所述的核电源，其中，所述热电转换模块还包括：

多个第二热电转换元件，设置于所述堆芯外且位于所述堆芯与所述多个第一热电转换元件之间，所述第二热电转换元件具有环形结构，

其中，每个所述第二热电转换元件套设于一根所述热管的冷凝段，且所述第二热电转换元件与所述冷凝段热连接，以将所述热管传输的热量转换成电能，

每个所述第一热电转换元件套设在所述热管远离所述堆芯的管段上，

每个所述第二热电转换元件套设在同一根所述热管的靠近所述堆芯的管段上。

8.根据权利要求7所述的核电源，还包括：

第二冷却腔，用于供冷却剂流动，所述第二冷却腔设置于所述堆芯外且位于所述堆芯与所述多个第一热电转换元件之间，所述多个第二热电转换元件位于所述第二冷却腔内，以由所述第二冷却腔内的冷却剂为所述第二热电转换元件的冷端进行冷却；

第二冷却剂进口，与所述第二冷却腔连通，用于向所述第二冷却腔中引入冷却剂；以及

第二冷却剂出口，与所述第二冷却腔连通，用于将所述第二冷却腔中的冷却剂引出。

9.根据权利要求8所述的核电源，还包括：

第一散热器，用于对来自第一冷却剂出口的冷却剂进行散热；

第一泵，用于将散热后的冷却剂循环回第一冷却剂进口；

第二散热器，用于对来自第二冷却剂出口的冷却剂进行散热；以及

第二泵，用于将散热后的冷却剂循环回第二冷却剂进口，

其中，所述第一散热器与所述第二散热器连接，所述第一散热器更靠近所述堆芯。

10.根据权利要求9所述的核电源，其中，所述第一散热器包括：

第一集流环，通过管路与所述第一冷却剂出口连通；

第二集流环，通过管路与所述第一冷却剂进口连通，所述第二集流环相比所述第一集流环更远离所述堆芯；

多个第一连接管，用于连通所述第一集流环和所述第二集流环，所述第一集流环中的冷却剂通过所述多个第一连接管流入所述第二集流环；以及

多个第一散热片，每个所述第一散热片焊接于一个第一连接管，用于对所述第一连接管进行散热，和/或

所述第二散热器包括：

第三集流环，通过管路与所述第二冷却剂出口连通；

第四集流环，通过管路与所述第二冷却剂进口连通，所述第四集流环相比所述第三集流环更远离所述堆芯；

多个第二连接管，用于连通所述第三集流环和所述第四集流环，所述第三集流环中的冷却剂通过所述多个第二连接管流入所述第四集流环；以及

多个第二散热片，每个所述第二散热片焊接于一个第二连接管，用于对所述第二连接管进行散热。

11.根据权利要求10所述的核电源，其中，所述第三集流环与所述第二集流环相接，且所述第一散热器和所述第二散热器整体上呈圆台结构，

所述热电转换模块设置于所述圆台结构的径向内侧。

12.根据权利要求1所述的核电源，还包括：

屏蔽体，设置于所述堆芯与所述热电转换模块之间，

所述多根热管穿过所述屏蔽体朝所述热电转换模块延伸。

13.根据权利要求12所述的核电源，其中，所述多根热管的冷凝段均处于第一圆柱面上，所述多根热管的蒸发段均处于第二圆柱面上，所述第二圆柱面的直径小于所述第一圆柱面的直径，

所述热管位于所述屏蔽体内的管段包括：

与所述蒸发段同轴的第一直管段，与所述冷凝段同轴的第二直管段，以及连接所述第一直管段和所述第二直管段的第三直管段，所述第三直管段的轴线与所述第一直管段的轴线之间形成夹角。

14.根据权利要求1所述的核电源，其中，所述堆芯包括：

燃料块，所述燃料块形成有沿轴向延伸的多个插槽，所述多个插槽围绕所述燃料块的轴线分布；

径向反射层，设置于所述燃料块的径向外侧；

多个控制鼓，设置于所述径向反射层中；以及

两个轴向反射层，分别设置于所述燃料块的轴向两端，

其中，每个所述热管的蒸发段穿过一个所述轴向反射层插入所述燃料块的一个插槽中。

15.根据权利要求14所述的核电源，其中，所述燃料块由铀钼合金制成。

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