CN117514514A - 核电源及其散热组件 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种核电源及其散热组件，核电源包括斯特林发电机，散热组件用于为斯特林发电机的冷端进行散热，散热组件包括：多根热管；和导热体，由导热材料制成，导热体包括第一导热安装部和与第一导热安装部导热连接的第二导热安装部，第一导热安装部用于安装斯特林发电机并与斯特林发电机的冷端导热连接，第二导热安装部用于安装多根热管，并与每根热管的蒸发段导热连接。本申请实施例通过增设导热体，相当于增大了斯特林发电机冷端的换热面积，从而能够布置较多数量的热管对斯特林发电机冷端进行散热。

Description

核电源及其散热组件

技术领域

本发明涉及核反应堆技术领域，特别涉及一种用于为斯特林发电机的冷端进行散热的散热组件以及具有该散热组件的核电源。

背景技术

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，能够使航天器摆脱对太阳的能源依赖。

热管堆是采用多根堆芯热管带出反应堆热量的一种新型反应堆，其基本原理是：将多根堆芯热管布置于反应堆内，核燃料产生的热量传递给堆芯热管的蒸发段，堆芯热管通过内部工质的自发相变和循环流动将该热量传递至堆外的冷凝段，然后再由冷凝段传递至热电转换系统，从而产生电能。

在热管堆核电源中，如Kilopower，通常利用斯特林发电机将堆芯热管冷凝段的热量转换为电能。Kilopower核电源的功率较小，热功率仅为4.3kW，电功率仅为1kW，需排放废热约3.3kW，热电转换采用8台斯特林发电机，每台发电机需排放废热约412.5W。针对每台发电机的废热排放量，利用两根水热管与发电机直接相连，由两根水热管带出发电机废热，并由辐射翅片将废热排放至宇宙空间。然而，对于大功率的热管堆核电源，其废热排放存在困难。

发明内容

本申请实施例提供了一种核电源及其散热组件。

第一方面，本申请实施例提供一种核电源的散热组件，核电源包括斯特林发电机，散热组件用于为斯特林发电机的冷端进行散热，散热组件包括：多根散热热管；和导热体，由导热材料制成，导热体包括第一导热安装部和与第一导热安装部导热连接的第二导热安装部，第一导热安装部用于安装斯特林发电机并与斯特林发电机的冷端导热连接，第二导热安装部用于安装多根散热热管，并与每根散热热管的蒸发段导热连接。

第二方面，本申请实施例提供一种核电源的散热组件，核电源包括斯特林发电机，散热组件用于为斯特林发电机的冷端进行散热，散热组件包括：冷却剂回路，用于供冷却剂循环流动，冷却剂用于对斯特林发电机的冷端进行散热；和多根散热热管，多根散热热管与冷却剂回路导热连接，用于对冷却剂回路的冷却剂进行散热。

第三方面，本申请实施例提供一种核电源，包括堆芯和多根堆芯热管，每根堆芯热管的蒸发段插入堆芯内，每根堆芯热管的冷凝段向外延伸出堆芯，其中，核电源还包括：多个斯特林发电机，每个斯特林发电机的热端与至少一根堆芯热管的冷凝段导热连接；和多个如本申请第一方面的散热组件，每个散热组件用于为相应的一个斯特林发电机的冷端进行散热。

本申请实施例通过增设导热体，相当于增大了斯特林发电机冷端的换热面积(即，将斯特林发电机冷端的表面积增大为导热体多个孔道的表面积)，从而能够布置较多数量的散热热管对斯特林发电机冷端进行散热。由此可见，本申请实施例提供了一种适用于较大功率的自由活塞式斯特林发电机的非能动废热排放方案，使斯特林发电机冷端可以衔接较多数目的散热热管，以解决十千瓦至数十千瓦级空间核电源的废热排放难题。

附图说明

通过下文中参照附图对本发明所作的描述，本发明的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本发明有全面的理解。

图1是根据本发明一个实施例的散热组件与斯特林发电机的装配示意图；

图2是图1所示散热组件的局部放大示意图；

图3是图1所示散热组件中的导热体的结构示意图；

图4是图1所示斯特林发电机的结构示意图；

图5是根据本申请另一个实施例提供的散热组件的结构示意图；

图6是图5所示散热组件与斯特林发电机的装配示意图；

图7是图5所示散热组件的换热器的结构示意图；

图8是图7所示换热器的透视示意图；

图9是图7所示换热器的另一角度的透视示意图，图中示意出了冷却剂的流动方向；

图10是根据本发明一个实施例的核电源的结构示意图；

图11是图10所示核电源的局部透视示意图；

图12是图10所示核电源的堆芯的剖面示意图；

图13是图10所示核电源的局部放大示意图；

图14是图10所示核电源的以及换热器的剖面示意图；

图15是图10所示核电源省略部分结构后的结构示意图；

图16是图10所示核电源的俯视示意图。

需要说明的是，附图并不一定按比例来绘制，而是仅以不影响读者理解的示意性方式示出。

附图标记说明：

10、导热体；11、第一导热安装部；110、通孔；12、第二导热安装部；120、热管孔；

20、散热热管；

30、散热片；

40、斯特林发电机；41、冷端；42、热端。

50、冷却剂回路；

51、环形件；510、通孔；

52、换热器；520、本体部；5201、冷却腔；5202、第一开口；521、热管孔道；522、冷却剂入口；523、冷却剂出口；

53、导流板；

54、冷却剂支路；

55、波纹管段；

56、体积补偿器；

57、泵；

60、堆芯；601、堆芯热管；61、燃料块；62、径向反射层；63、安全棒通道；64、控制鼓；65、控制鼓驱动机构；66、屏蔽体；67、一级换热器；671、中心通孔；672、堆芯热管布置孔道；673、安装槽；6701、第一环形端面；6702、第二环形端面；6703、内侧面；6704、外侧面；67041、圆柱面；67042、截锥面；

68、支撑件；681、环形主体；682、第一支柱；683、第二支柱。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一个实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，除非另外定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。

在本发明实施例的描述中“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

相关技术中，千瓦级Kilopower单台斯特林发电机功率小，仅需两根水热管即可带出废热。本申请的发明人发现，对于较大功率(如十千瓦至数十千瓦级)的热管堆核电源，要求其单台斯特林发电机的废热排放量大，目前已有的废热排放结构难以满足较大功率的热管堆核电源中的废热排放要求。

本申请的发明人进一步发现，目前，空间核电源的废热排放采用水热管的经济性和安全性最好，水热管最大的传热能力在500W左右，较大功率的热管堆核电源需要较多数量的水热管进行废热排放，但斯特林发电机冷端的尺寸不足以布置这么多数量的水热管。

针对该技术问题，本发明实施例提供了一种核电源的散热组件。核电源包括斯特林发电机，散热组件用于为斯特林发电机的冷端进行散热。

参见图1至图3，散热组件包括：多根散热热管20和导热体10。导热体10由导热材料制成，导热体10包括第一导热安装部11和与第一导热安装部11导热连接的第二导热安装部12，第一导热安装部11用于安装斯特林发电机40并与斯特林发电机40的冷端41导热连接，第二导热安装部12用于安装多根散热热管20，并与每根散热热管20的蒸发段导热连接。

参见图4，斯特林发电机40的冷端41表面积较小，无法直接布置多根散热热管20。本申请实施例通过增设导热体10，相当于增大了斯特林发电机40冷端41的换热面积(即，将斯特林发电机40冷端41的表面积增大为导热体10多个孔道的表面积)，从而能够布置较多数量的散热热管20对斯特林发电机40冷端41进行散热。由此可见，本申请实施例提供了一种适用于较大功率的自由活塞式斯特林发电机40的非能动废热排放方案，使斯特林发电机40冷端41可以衔接较多数目的散热热管20，以解决十千瓦至数十千瓦级空间热管堆的废热排放难题。

第一导热安装部11和第二导热安装部12为一体的实心块状结构。导热体10结构简单，容易实现。

在一些实施例中，导热体10可以由铜制成。具体地，导热体10可以由ODS铜制成。ODS铜的导热性能好，可以将斯特林发电机40冷端41的废热高效地传递至散热热管20，使斯特林发电机40冷端41与散热热管20之间的温度损失变得尽可能小，从而使散热热管20运行温度尽可能接近斯特林发电机40冷端41温度，这有助于减小后文提及的散热片30面积。

在一些实施例中，散热热管20可以为水热管。

在一些实施例中，第一导热安装部11设有通孔110，用于设置斯特林发电机40的冷端41，斯特林发电机40的热端42从通孔110穿过。通孔110的孔壁用于与斯特林发电机40的冷端41导热连接。

在一些实施例中，第二导热安装部12自第一导热安装部11的部分周缘弯折延伸，多根散热热管20的延伸方向与第二导热安装部12的延伸方向相同。

在这样的实施例中，由于设置导热体10，使得散热热管20可以采用最为简单的直圆柱形结构。国内针对直圆柱形结构的散热热管20的相关技术完全成熟，因此能够显著降低研制的难度和成本。

在一些实施例中，第二导热安装部12沿一圆锥面延伸，其中，通孔110的轴线与圆锥面的轴线同轴。在这样的实施例中，由于第二导热安装部12沿一圆锥面延伸，且通孔110的轴线与圆锥面的轴线同轴，使得设置于第二导热安装部12上的散热热管20的轴线均位于该圆锥面上，从而有利于利用下文提及的屏蔽体进行辐射屏蔽。圆锥面对应的锥度例如可以为10-30°。

在一些实施例中，第二导热安装部12对应的圆心角可以大于等于90°。该钝角的角度例如可以为90-120度，从而能够布置数量更多的散热热管20的同时，还不会对相邻斯特林发电机40的散热组件造成干扰。

在一些实施例中，每根散热热管20与第一导热安装部11之间形成钝角。

在一些实施例中，通孔110形成在第一导热安装部11的远离第二导热安装部12的一侧。

在一些实施例中，第二导热安装部12远离第一导热安装部11的端部形成多个热管孔120，每根散热热管20插入相应的一个热管孔120。

容易理解，斯特林发电机40的振动方向与散热热管20的轴线之间的夹角与上述圆锥面对应的锥度相同，热管孔120的设计有利于提高散热热管20与导热体10组装的稳定性和可靠性，降低振动对散热热管20与导热体10组装的不利影响。

这些热管孔120的轴线与通孔110的轴线距离相同，从而有利于热量均匀地传递至每根散热热管20。

在图示的实施例中，导热体10设置有1个通孔110和9个热管孔120。

第二导热安装部12的高度可以与第二导热安装部12到通孔110轴线的距离基本相同，以在将导热体10和散热热管20均与斯特林发电机40组装时，更有利于斯特林发电机40的稳定，以及降低斯特林发电机40的振动对散热热管20的不利影响。

在一些实施例中，散热组件还包括：多个散热片30，每个散热片30设置于相应的一个散热热管20的冷凝段，用于对散热热管20的冷凝段进行散热。

散热片30可以焊接于一个散热热管20。散热片30可以增大散热热管20的散热面积，使工作介质流经散热热管20的冷凝段时能够更多地散失热量，从而实现对工作介质的降温。

散热片30的材质可以为铝。铝表面可以覆盖高发射率涂层。散热片30的材质也可以为碳-碳复合材料。

具体的导热体10的结构尺寸，以及散热热管20的数目、尺寸、包壳材料等可根据实际需求进行设计。

本申请实施例还提供了另一种核电源的散热组件。参见图5和图6，散热组件可以包括：冷却剂回路50和多根散热热管20。冷却剂回路50用于供冷却剂循环流动。冷却剂用于对斯特林发电机40的冷端41进行散热。散热热管20与冷却剂回路50导热连接，用于对冷却剂回路50的冷却剂进行散热。

本申请实施例利用冷却剂回路50和散热热管20对斯特林发电机40的冷端41进行散热，提高了对斯特林发电机40的散热效果。通过冷却剂回路50，能够使斯特林发电机40的冷端41可以衔接较多数目的散热热管20，从而解决十千瓦至数十千瓦级空间热管堆的废热排放难题。

在一些实施例中，冷却剂回路50可以包括：具有通孔510的环形件51。环形件51的通孔510用于供斯特林发电机40的热端42通过。环形件51的通孔510的孔壁用于与斯特林发电机40的冷端41导热连接。环形件51形成用于供冷却剂流动的环形腔，从而斯特林发电机40的冷端41的热量能够通过环形件51传递至环形腔内的冷却剂。

在一些实施例中，冷却剂回路50还可以包括：换热器52。参见图7至图9，换热器52形成多个热管孔道521，每根散热热管20嵌入热管孔道521中与热管孔道521的孔壁导热连接。

在一些实施例中，换热器52可以包括：本体部520，冷却剂入口522和冷却剂出口523。本体部520形成用于供冷却剂流动的冷却腔5201，本体部520沿第一方向(参见图8中的x轴方向)的一端形成多个第一开口5202。冷却剂入口522和冷却剂出口523分别形成在本体部520沿第二方向(参见图8中的y轴方向)的两端，第二方向与第一方向垂直。其中，每个热管孔道521自相应的一个第一开口5202向冷却腔5201内部延伸。

在一些实施例中，换热器52还可以包括：多个导流板53。多个导流板53沿第二方向间隔地布置在冷却腔5201内，其中，两个相邻导流板53沿第一方向的不同端部与冷却腔5201的腔壁连接，以延长冷却剂在冷却腔5201内流动的路径，从而提升冷却剂与散热热管20之间的换热性能。

参见图8和图9，两个相邻导流板53中，一个导流板53的上端与冷却腔5201的上腔壁连接，其下端与冷却腔5201的下腔壁之间存在间距；另一个导流板53的下端与冷却腔5201的下腔壁连接，其上端与冷却腔5201的上腔壁之间存在间距。导流板53的另两端分别与冷却腔5201的两侧腔壁连接，从而在冷却腔5201内分隔形成相互连通的隔间，进入冷却腔5201内的冷却剂依次经由各个隔间流动，从而有利于冷却剂与散热热管20充分换热。

在一些实施例中，两个相邻热管孔道521由一个导流板53隔开，从而使得进入冷却腔5201内的冷却剂能够依次沿热管孔道521的长度方向流经每个热管孔道521的孔壁，从而有利于冷却剂与散热热管20充分换热。

在一些实施例中，冷却剂入口522和冷却剂出口523可以布置在本体部520沿第一方向远离第一开口5202的一端，以进一步有利于冷却剂与散热热管20充分换热。

本申请实施例通过对换热器52进行上述设置，使得冷却剂回路50可以将斯特林发电机40的废热高效地传递至散热热管20，使斯特林发电机40的冷端41与散热热管20之间的温度损失变得尽可能小，使散热热管20运行温度尽可能接近斯特林发电机40的冷端41的温度，从而有利于减小散热组件的面积。

此外，本申请实施例通过对换热器52进行上述设置，提高了冷却剂回路50的散热效率，使得散热热管20能够采用最为简单的直圆柱形结构。即，在散热组件包含冷却剂回路50的实施例中，散热热管20可以为圆柱形的直管，无需采用如Kilopower使用的结构复杂的水热管。直管结构的热管生产技术完全成熟，可显著降低研制难度和成本。

冷却剂回路50中的冷却剂可以为液态金属钠钾合金，在这样的实施例中，冷却剂回路50可以称为钠钾回路。散热热管20内的工质可以为水，在这样的实施例中，散热热管20可以称为水热管。

在一些实施例中，冷却剂回路50还可以包括：两个冷却剂支路54。两个冷却剂支路54用于分别将换热器52的冷却剂入口522和冷却剂出口523与环形件51的环形腔连接。冷却剂支路54的管壁材料可以为316L不锈钢。

在一些实施例中，冷却剂回路50还可以包括：两个波纹管段55，分别设置在两个冷却剂支路54上。波纹管段55用于吸收来自斯特林发电机40的振动，隔绝斯特林发电机40的振动对散热组件的影响。

两个波纹管段55可以分别接近斯特林发电机40布置。即，两个波纹管段55分别接近两个冷却剂支路54与环形件51连接的位置，从而进一步降低斯特林发电机40的振动对散热组件的影响。

在一些实施例中，冷却剂回路50还可包括体积补偿器56，用于对各回路中流动的冷却剂进行体积补偿。体积补偿器56可以布置在冷却剂支路54上。在一些实施例中，各回路上还可以设置有泵57，用于驱动回路中的冷却剂流动。体积补偿器56和泵57分别设置在波纹管段55与换热器52之间，从而降低斯特林发电机40的振动对体积补偿器56和泵57的影响。

参见图5，在一些实施例中，本体部520可以为扇形，冷却剂回路50可以大致呈梯形，从而能够增加本体部520的长度，有利于提高散热组件整体的散热效率。

在一些实施例中，散热组件还可以包括：多个散热片30，每个散热片30设置于相应的一个散热热管20的冷凝段，用于对散热热管20的冷凝段进行散热。

本申请实施例还提供了一种核电源。参见图10，本申请实施例提供的核电源包括堆芯60和多根堆芯热管601，每根堆芯热管601的蒸发段插入堆芯60内，每根堆芯热管601的冷凝段向外延伸出堆芯60。核电源还包括：多个斯特林发电机40和多个根据本申请任一实施例的散热组件。

每个斯特林发电机40的热端42与至少一根堆芯热管601的冷凝段导热连接，用于将堆芯热管601传导的热能转化成电能。每个散热组件用于为相应的一个斯特林发电机40的冷端41进行散热。

本申请实施例的散热组件能够布置较多数量的散热热管20对斯特林发电机40冷端41进行散热。由此，使得本申请实施例的核电源在作为大功率核电源时，能够保证废热的及时排放，从而保证核电源的稳定性和安全性。

如图11和图12所示，在一些实施例中，堆芯60包括燃料块61、径向反射层62、控制鼓64和控制鼓驱动机构65。

燃料块61形成有沿轴向延伸的多个插槽，多个插槽围绕燃料块61的轴线分布，插槽用于安装堆芯热管601的蒸发段。在一些实施例中，燃料块61可以由铀钼合金(U-8％Mo)制成。

堆芯热管601用于将堆芯60提供的热量传输至斯特林发电机40。堆芯热管601的数量可以为多根。堆芯热管601中含有工作介质，工作介质在蒸发段能够吸收热量并蒸发，蒸发后的工作介质运动至冷凝段，在冷凝段放出热量并冷凝，从而完成热量的传输，在冷凝段冷凝的工作介质能够重新回到蒸发段，从而完成工作介质的循环。堆芯热管601中的工作介质可以为钠，堆芯热管601的管壳和吸液芯的材质可以为316L不锈钢。

燃料块61的中部还可以形成有安全棒通道63，安全棒通道63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62设置于燃料块61的径向外侧。径向反射层62用于防止燃料块61产生的射线和热量沿堆芯60的径向泄漏。径向反射层62可以为氧化铍。堆芯60还可包括轴向反射层，设置于燃料块61的轴向两侧。轴向反射层也可以为氧化铍。

控制鼓64的数量可以为多个。多个控制鼓64设置于径向反射层62中，控制鼓64用于调节燃料块61的核裂变反应速率，以实现反应堆功率的控制。控制鼓64的主体材料可以为氧化铍，控制鼓64的吸收体材料可以为碳化硼，吸收体的张角可以为120°。控制鼓驱动机构65能够驱动控制鼓64转动，从而实现反应堆功率的控制。

在一些实施例中，核电源还可以包括：屏蔽体66，设置于堆芯60的正上方，用于屏蔽来自堆芯60的放射性辐射。屏蔽体66与堆芯60同轴设置。屏蔽体66整体为截锥形，屏蔽体66远离堆芯60的一端的直径大于面对堆芯60的一端的直径。堆芯热管601穿过屏蔽体66，在屏蔽体66内有两处微小的弯曲以避免堆芯射线通过堆芯热管601中心空腔直接贯穿屏蔽体66。

在一些实施例中，参见图13，核电源还可以包括：一级换热器67，与多根堆芯热管601的冷凝段导热连接，每个斯特林发电机40的热端42导热地连接于一级换热器67，以将一级换热器67的热量转换成电能。屏蔽体66设置于堆芯60与一级换热器67之间，用于屏蔽来自堆芯60的放射性辐射。

在本申请实施例中，由于一级换热器67与所有堆芯热管601和所有斯特林发电机40导热连接，即使个别斯特林发电机40损坏，还能够利用其他斯特林发电机40将各堆芯热管601的能量传导出来，从而，个别斯特林发电机40的损坏不会对堆芯热管601及堆芯燃料温度相对分布造成影响，能够极大地提高堆芯热功率及系统发电功率的可预测性和核电源的稳定性。

在一些实施例中，参见图14，一级换热器67可以为具有中心通孔671的异形热管。多根堆芯热管601的冷凝段围绕一级换热器67的中心通孔671布置，多个斯特林发电机40布置在多根堆芯热管601的径向外侧。

异形热管67为中空结构，内部空腔充有少量钠工质，壁面内侧布置有吸液芯(可以选择毛细丝网式、干道式、槽道式等吸液芯，图中未示出吸液芯)。异形热管67的蒸发段与所有的堆芯热管601相连，异形热管67的冷凝段与所有斯特林发电机40的热端42相连。

运行时，堆芯热管601从燃料吸收热功率，并传输至异形热管67的热管孔的壁面，在异形热管67内，位于热管孔处的工质受热蒸发，工质蒸气输运至冷凝段，并将热量通过接头传递至斯特林发电机40的热端42，工质蒸气则冷凝变回液态，然后在吸液芯提供的毛细力的作用下重新回流到热管孔的壁面处，如此循环，可实现将堆芯燃料热功率高效地传输至斯特林发电机40的热端42，供斯特林发电机40产生电能。斯特林发电机40的废热则经冷端41由本申请实施例的散热组件带出，并由散热片30排放至外部空间。

在一些实施例中，异形热管67的端面邻近中心通孔671的一侧设有多个堆芯热管布置孔道672，用于布置堆芯热管601；堆芯热管布置孔道672的周壁与堆芯热管601导热接触。

参见图14，异形热管67的端面远离中心通孔671的一侧设有多个安装槽673，斯特林发电机40的热端42嵌入安装槽。斯特林发电机40的热端42与安装槽673的槽壁导热接触，同时利用安装槽673和热端42的配合实现斯特林发电机40与一级换热器67的机械连接。

在一些实施例中，安装槽673的轴向与堆芯热管布置孔道672的轴向平行，从而保证斯特林发电机40的热端42嵌入安装槽673后，能够保证其振动方向与热管孔道521的轴向平行，进而尽量减少利用该核电源提供电力的航天器受到的力矩。

异形热管67包括相对的第一环形端面6701和第二环形端面6702，以及分别连接两个环形端面的内侧面6703和外侧面6704。其中，第一环形端面6701远离堆芯60，第二环形端面6702面对堆芯60，第一环形端面6701的外直径大于第二环形端面6702的外直径。外侧面6704包括与第一环形端面6701相接的圆柱面67041和连接在圆柱面67041和第二环形端面6702之间的截锥面67042。圆柱面67041的高度大于安装槽673的高度。在这样的实施例中，既能够保证异形热管67的换热效率，同时尽量减小异形热管67的体积，从而减轻整个核电源的重量。

在一些实施例中，参见图15，核电源还可以包括：支撑件68。支撑件68设置于屏蔽体66上，用于支撑散热组件的换热器52。由于利用支撑件68支撑换热器52，从而能够进一步降低斯特林发电机40的振动对散热热管20与换热器52的不利影响。

在一些实施例中，支撑件68可以包括：环形主体681，多个第一支柱682，以及多个第二支柱683。环形主体681设置在多个斯特林发电机40的径向外侧。多个第一支柱682用于将环形主体681与屏蔽体66连接。多个第二支柱683用于将环形主体681与每个散热组件的换热器52连接。通过将支撑件68设置成上述结构，使得支撑件68能够对散热组件提供更加稳定的支撑。

具体地，参见图15和图16，图中示出了6台斯特林发电机40，支撑件68包括6个第一支柱682和12个第二支柱683，每2个第二支柱683与1台斯特林发电机40的散热组件的换热器52连接，用于对换热器52进行支撑。每个第一支柱682位于支撑同一换热器52的两个第二支柱683之间，从而更好地对换热器52进行支撑。

下面结合具体实施例详细说明本申请实施例中核电源的工作原理。

核电源发射成功后，在控制鼓驱动机构65的作用下，控制鼓吸收体被缓慢转向远离堆芯燃料的位置，直至全系统达到额定功率稳定运行状态。

反应堆运行时，堆芯燃料产生热量，堆芯热管601将该热量传输至屏蔽体66后端的冷凝段，从而传递至一级换热器67。在一级换热器67中，位于堆芯热管布置孔道672内壁的钠工质受热蒸发，钠蒸气输运至斯特林发电机40的安装槽673的内壁，将热功率传输至斯特林发电机40的热端42，钠蒸气则重新液化，并在吸液芯提供的毛细力的作用下回流至堆芯热管布置孔道672的内壁，如此循环，即可将堆芯热管的热功率高效传输至斯特林发电机40的热端42。

斯特林发电机40的废热通过冷端41传递至环形件51，由钠钾工质带出，在换热器52中将废热传输至散热热管20的蒸发段(蒸发段是指散热热管20位于热管孔道521内的部分)，散热热管20蒸发段吸收热量后，位于其壁面处的水受热蒸发，水蒸汽输运至布置有散热片30的冷凝段，将热量传递至散热片30，蒸汽则冷凝变回液态，然后在吸液芯提供的毛细力的作用下重新回流到蒸发段，如此循环，即可将斯特林发电机40的废热通过冷端41高效传输至散热片30；最后由散热片30将废热通过辐射散热的方式排放到宇宙空间。

对于本发明的实施例，还需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明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。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (23)

1.一种核电源的散热组件，所述核电源包括斯特林发电机，所述散热组件用于为所述斯特林发电机的冷端进行散热，其特征在于，所述散热组件包括：

多根散热热管；和

导热体，由导热材料制成，所述导热体包括第一导热安装部和与所述第一导热安装部导热连接的第二导热安装部，所述第一导热安装部用于安装所述斯特林发电机并与所述斯特林发电机的冷端导热连接，所述第二导热安装部用于安装所述多根散热热管，并与每根所述散热热管的蒸发段导热连接。

2.根据权利要求1所述的散热组件，其特征在于，所述第一导热安装部设有通孔，用于设置所述斯特林发电机的冷端，所述通孔的孔壁用于与所述斯特林发电机的冷端导热连接。

3.根据权利要求2所述的散热组件，其特征在于，所述第二导热安装部自所述第一导热安装部的部分周缘弯折延伸，

所述多根散热热管的延伸方向与所述第二导热安装部的延伸方向相同。

4.根据权利要求3所述的散热组件，其特征在于，所述第二导热安装部沿一圆锥面延伸，

其中，所述通孔的轴线与所述圆锥面的轴线同轴。

5.根据权利要求4所述的散热组件，其特征在于，所述第二导热安装部对应的圆心角大于等于90°。

6.根据权利要求4所述的散热组件，其特征在于，每根所述散热热管与所述第一导热安装部之间形成钝角。

7.根据权利要求3所述的散热组件，其特征在于，所述通孔形成在所述第一导热安装部的远离所述第二导热安装部的一侧。

8.根据权利要求3所述的散热组件，其特征在于，所述第二导热安装部远离所述第一导热安装部的端部形成多个热管孔，每根所述散热热管插入相应的一个所述热管孔。

9.根据权利要求3所述的散热组件，其特征在于，还包括：

多个散热片，每个所述散热片设置于相应的一个所述散热热管的冷凝段，用于对所述散热热管的冷凝段进行散热。

10.一种核电源的散热组件，所述核电源包括斯特林发电机，所述散热组件用于为所述斯特林发电机的冷端进行散热，其特征在于，所述散热组件包括：

冷却剂回路，用于供冷却剂循环流动，所述冷却剂用于对所述斯特林发电机的冷端进行散热；和

多根散热热管，所述多根散热热管与所述冷却剂回路导热连接，用于对所述冷却剂回路的冷却剂进行散热。

11.根据权利要求10所述的散热组件，其特征在于，所述冷却剂回路包括：

具有通孔的环形件，所述环形件的通孔用于供所述斯特林发电机的热端通过，所述环形件的通孔的孔壁用于与所述斯特林发电机的冷端导热连接，所述环形件形成用于供冷却剂流动的环形腔。

12.根据权利要求11所述的散热组件，其特征在于，所述冷却剂回路还包括：换热器，所述换热器形成多个热管孔道，

每根所述散热热管嵌入所述热管孔道中与所述热管孔道的孔壁导热连接。

13.根据权利要求12所述的散热组件，其特征在于，所述换热器包括：

本体部，所述本体部形成用于供冷却剂流动的冷却腔，所述本体部沿第一方向的一端形成多个第一开口；和

冷却剂入口和冷却剂出口，分别形成在所述本体部沿第二方向的两端，所述第二方向与所述第一方向垂直，

其中，每个所述热管孔道自相应的一个所述第一开口向所述冷却腔内部延伸。

14.根据权利要求13所述的散热组件，其特征在于，所述换热器还包括：多个导流板，沿所述第二方向间隔地布置在所述冷却腔内，其中，两个相邻的所述导流板沿所述第一方向的不同端部与所述冷却腔的腔壁连接，以延长冷却剂在所述冷却腔内流动的路径。

15.根据权利要求14所述的散热组件，其特征在于，两个相邻的所述热管孔道由一个所述导流板隔开。

16.根据权利要求14所述的散热组件，其特征在于，所述冷却剂入口和所述冷却剂出口布置在所述本体部沿所述第一方向远离所述第一开口的一端。

17.根据权利要求13所述的散热组件，其特征在于，所述冷却剂回路还包括：

两个冷却剂支路，用于分别将所述换热器的冷却剂入口和所述冷却剂出口与所述环形腔连接；和

两个波纹管段，分别设置在所述两个冷却剂支路上。

18.根据权利要求10所述的散热组件，其特征在于，还包括：

多个散热片，每个所述散热片设置于相应的一个所述散热热管的冷凝段，用于对所述散热热管的冷凝段进行散热。

19.一种核电源，包括堆芯和多根堆芯热管，每根所述堆芯热管的蒸发段插入所述堆芯内，每根所述堆芯热管的冷凝段向外延伸出所述堆芯，其特征在于，所述核电源还包括：

多个斯特林发电机，每个所述斯特林发电机的热端与至少一根所述堆芯热管的冷凝段导热连接；和

多个如权利要求1-18中任一项所述的散热组件，每个所述散热组件用于为相应的一个斯特林发电机的冷端进行散热。

20.根据权利要求19所述的核电源，其特征在于，还包括：

一级换热器，与所述多根堆芯热管的冷凝段导热连接，每个所述斯特林发电机的热端导热地连接于所述一级换热器，以将所述一级换热器的热量转换成电能。

21.根据权利要求20所述的核电源，其特征在于，所述一级换热器为具有中心通孔的异形热管，所述多根堆芯热管的冷凝段围绕所述一级换热器的中心通孔布置，所述多个斯特林发电机布置在所述多根堆芯热管的径向外侧。

22.根据权利要求20所述的核电源，其特征在于，还包括：

屏蔽体，设置于所述堆芯与所述一级换热器之间，用于屏蔽来自堆芯的放射性辐射；和

支撑件，设置于所述屏蔽体上，用于支撑所述散热组件的换热器。

23.根据权利要求22所述的核电源，其特征在于，所述支撑件包括：

环形主体，所述环形主体设置在所述多个斯特林发电机的径向外侧；

多个第一支柱，用于将所述环形主体与所述屏蔽体连接；以及

多个第二支柱，用于将所述环形主体与每个所述散热组件的换热器连接。