一种基于铀氢钇燃料和动态热电转换的热管冷却式核反应堆电源系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于铀氢钇燃料和动态热电转换的热管冷却式核反应堆电源系统，包括热管、设置在屏蔽体内侧的反应堆、布置在屏蔽体外侧的控制鼓驱动机构、换热器和安全棒驱动机构；所述热管一端伸入反应堆的热管孔道，另一端穿过所述屏蔽体插入所述换热器；所述换热器与自由活塞式斯特林发电机连接；所述控制鼓驱动机构和安全棒驱动机构分别与所述反应堆的控制鼓和安全棒驱动连接。本发明专利技术的有益效果如下：该方案充分结合了铀氢锆燃料和热管冷却方式的安全性优点，保证在无人监控条件下长期运行的安全性；该方案充分简化系统结构，提高环境适应性和部署灵活性，可以很好地满足各类海洋活动对于十千瓦及以下量级能源的需求。

A Heat Pipe Cooled Nuclear Reactor Power Supply System Based on Uranium Hydrogen Yttrium Fuel and Dynamic Thermoelectric Conversion

The invention relates to a heat pipe cooling nuclear reactor power supply system based on uranium hydrogen yttrium fuel and dynamic thermoelectric conversion, including heat pipe, reactor inside shield body, control drum driving mechanism, heat exchanger and safety rod driving mechanism arranged outside shield body; one end of the heat pipe extends into the heat pipe channel of the reactor, and the other end penetrates through the shield body to insert the heat transfer. The heat exchanger is connected with a free piston Stirling generator, and the control drum driving mechanism and the safety rod driving mechanism are respectively connected with the control drum and the safety rod driving mechanism of the reactor. The beneficial effects of the invention are as follows: the scheme fully combines the safety advantages of uranium zirconium hydrogen fuel and heat pipe cooling mode to ensure the safety of long-term operation under unmonitored conditions; the scheme fully simplifies the system structure, improves environmental adaptability and deployment flexibility, and can well meet the needs of various marine activities for energy of magnitude 10 kW and below.

【技术实现步骤摘要】
一种基于铀氢钇燃料和动态热电转换的热管冷却式核反应堆电源系统
本专利技术属于核电领域，具体涉及一种基于铀氢钇燃料和动态热电转换的热管冷却式核反应堆电源系统。
技术介绍
对于偏远地区、孤立海岛、大洋深海、外层空间等特种任务环境，相较于化石燃料热机、化学电池、太阳能电池、放射性同位素电池等能源形式，核反应堆电源具有无可比拟的性能优势，突出表现为能量密度高、运行寿命长、功率范围广、环境适应性强等。根据堆芯冷却方式，可大致将核反应堆电源分为回路冷却式和热管冷却式两种。回路冷却式核反应堆电源采用流体(液体或气体)冷却回路导出反应堆堆芯的裂变热继而将其转换为电能。文献“SP-100SpaceReactorDesign”介绍了美国国家航空航天局(NASA)、国防部(DOD)和能源部(DOE)在20世纪90年代前后联合设计研发的核反应堆电源系统SP-100，这是一种采用氮化铀(UN)燃料和液态金属锂冷却回路的空间用核反应堆电源，可通过自由活塞式斯特林发电机、气体布雷顿循环、蒸汽朗肯循环等多种方式实现热电转换，输出电功率可在数十至数百千瓦范围内缩放，设计运行寿命10年。文献“TheAMPS1.5MWL本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于铀氢钇燃料和动态热电转换的热管冷却式核反应堆电源系统，其特征在于：包括热管(13)、设置在屏蔽体(9)内侧的反应堆(8)、布置在屏蔽体(9)外侧的控制鼓驱动机构(12)、换热器(11)和安全棒驱动机构(14)；所述热管(13)一端伸入反应堆(8)的热管孔道(3)，另一端穿过所述屏蔽体(9)插入所述换热器(11)；所述换热器(11)与自由活塞式斯特林发电机(10)连接；所述控制鼓驱动机构(12)和安全棒驱动机构(14)分别与所述反应堆(8)的控制鼓(6)和安全棒(1)驱动连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于铀氢钇燃料和动态热电转换的热管冷却式核反应堆电源系统，其特征在于：包括热管(13)、设置在屏蔽体(9)内侧的反应堆(8)、布置在屏蔽体(9)外侧的控制鼓驱动机构(12)、换热器(11)和安全棒驱动机构(14)；所述热管(13)一端伸入反应堆(8)的热管孔道(3)，另一端穿过所述屏蔽体(9)插入所述换热器(11)；所述换热器(11)与自由活塞式斯特林发电机(10)连接；所述控制鼓驱动机构(12)和安全棒驱动机构(14)分别与所述反应堆(8)的控制鼓(6)和安全棒(1)驱动连接。2.如权利要求1所述的基于铀氢钇燃料和动态热电转换的热管冷却式核反应堆电源系统，其特征在于：自由活塞式斯特林发电机(10)的热端头与所述换热器(11)连接，冷端连接冷却管路(15)。3.如权利要求1所述的基于铀氢钇燃料和动态热电转换的热管冷却式核反应堆电源系统，其特征在于：所述冷却管路(15)与冷却水回路或热辐射器连接。4.如权利要求1所述的基于铀氢钇燃料和动态热电转换的热管冷却式核反应堆电源系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙晓博，胡古，安伟健，葛攀和，郭键，高剑，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11