双模式热管堆电热原理样机设计及验证实验研究

作     者：李潘潇 张智鹏 代智文 王成龙 田文喜 秋穗正 苏光辉 LI Panxiao;ZHANG Zhipeng;DAI Zhiwen;WANG Chenglong;TIAN Wenxi;QIU Suizheng;SU Guanghui

作者机构：西安交通大学核科学与技术学院陕西西安710049 

出 版 物：《原子能科学技术》 (Atomic Energy Science and Technology)

年 卷 期：2023年第57卷第1期

页      面：66-73页

核心收录：

学科分类：08[工学] 082701[工学-核能科学与工程] 0827[工学-核科学与技术] 

主　　题：双模式 热管堆 原理样机 验证实验 

摘      要：固态热管反应堆是未来新型装备最佳能源动力解决方案之一,然而其关键技术尚未成熟,可行性及可靠性有待近一步研究。本文提出了动静结合双模式热管堆概念设计,搭建了“模拟堆芯-高温热管-斯特林-温差发电一体化集成实验装置,利用紫铜基体及加热棒模拟反应堆堆芯,利用弯折高温钾热管实现堆芯冷却及能量传输过程,利用斯特林热电转换装置及碲化铋温差发电元件实现动态/静态热电转换过程,验证了双模式热管堆技术的可行性。实验结果表明,所研制的弯折高温钾热管符合设计需求,输入功率为878 W时,热管轴向壁面温差低于60 K,不凝气体段长度小于5 cm。对于碲化铋温差发电器件,输入功率为4.2 kW、热端温度为310℃、冷端温度为20℃时,30片热电器件共发电102.6 W,热电转换效率为2.44%。对于斯特林发电机,输入功率为3.3 kW时,发电功率为429 W,热电转换效率为13.1%。本文结果可为双模式热管堆概念设计及研制提供实验数据支撑。