[发明专利]核电源

说明书

本申请实施例提供了一种核电源。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；热离子转换模块，设置于堆芯外，热离子转换模块包括：多个第一热离子转换元件和多个第二热离子转换元件，其中，每根热管的冷凝段自堆芯出来后依次穿设于一个第一热离子转换元件和第二热离子转换元件，以将堆芯的热量传递至第一热离子转换元件和第二热离子转换元件。本申请实施例提供的核电源，将热离子转换模块设置在堆芯外，并通过热管将堆芯的热量传输至热离子转换模块，简化了堆芯结构，降低堆芯的研制难度和成本。此外，第一热离子转换元件和第二热离子转换元件可以独立工作，增加核电源的可靠性。

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，可以通过热离子转换模块将热能转化为电能。热离子转换模块在工作时，需要较高的温度。相关技术中，为了满足热离子转换模块的温度需求，通常将热离子转换模块设置于堆芯内的燃料元件之中。

发明内容

相关技术中，热离子转换模块设置于堆芯内的燃料元件之中时，热离子转换模块的发射极通常作为燃料元件的包壳。

本申请的发明人在研究中发现，燃料元件在辐照作用下可能会发生辐照肿胀现象，即燃料元件的体积变大。燃料元件的体积变大会导致作为燃料元件的包壳的发射极变形，进而可能导致热离子转换模块的发射极与接收极接触形成短路，使热离子转换模块失效。

进一步地，燃料元件在反应堆运行过程中还会产生裂变产物，当热离子转换模块设置于堆芯内的燃料元件之中时，裂变产物容易进入热离子转换模块的发射极与接收极之间的间隙中，影响热离子转换模块的发电性能。

此外，热离子转换模块设置于堆芯内的燃料元件之中，还会导致燃料元件的结构复杂，进而导致用于容纳燃料元件的反应堆容器结构复杂，增大了堆芯的研制难度和成本。

鉴于上述问题，本申请的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；热离子转换模块，设置于堆芯外，热离子转换模块包括：多个第一热离子转换元件和多个第二热离子转换元件，其中，每根热管的冷凝段自堆芯出来后依次穿设于一个第一热离子转换元件和第二热离子转换元件，以将堆芯的热量传递至第一热离子转换元件和第二热离子转换元件。

本申请实施例提供的核电源，将热离子转换模块设置在堆芯外，并通过热管将堆芯的热量传输至热离子转换模块，使热离子转换模块能够产生电能，从而能够避免由于燃料元件的辐照肿胀导致的热离子转换模块失效，还能避免裂变产物进入热离子转换模块的发射极和接收极之间的间隙而产生的不利影响，还能简化堆芯结构，降低堆芯的研制难度和成本。此外，热离子转换模块包括第一热离子转换元件和第二热离子转换元件，第一热离子转换元件和第二热离子转换元件可以独立工作，当某一组热离子转换元件不能正常工作时，另一组热离子转换元件仍能够正常工作，从而使核电源具备抗单点失效的特性，增加核电源的可靠性。

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设置在月坑中时一个角度的示意图；

图2为本申请实施例的核电源设置在月坑中时另一个角度的结构示意图；

图3为本申请实施例的核电源的热管与燃料元件装配的示意图；

图4为本申请实施例的核电源的第一冷却容器和第二冷却容器的剖面示意图；

图5为本申请实施例的核电源的第一冷却容器的横截面示意图；