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空间热光伏发电技术进展与展望
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作者 邱家稳 田岱 +6 位作者 韩承志 张冉 苏生 马彬 汤亮亮 邵剑雄 朱安文 《中国空间科学技术(中英文)》 CSCD 北大核心 2024年第5期40-56,共17页
空间同位素电源是通过热电转换技术将衰变热能转换为电能的空间电源装置,广泛应用于深空探测任务中太阳能电池无法使用的任务场景,其热电转换方式包括温差、热光伏等静态转换方式以及斯特林、布雷顿等动态转换方式。空间同位素电源普遍... 空间同位素电源是通过热电转换技术将衰变热能转换为电能的空间电源装置,广泛应用于深空探测任务中太阳能电池无法使用的任务场景,其热电转换方式包括温差、热光伏等静态转换方式以及斯特林、布雷顿等动态转换方式。空间同位素电源普遍使用钚238核源,其制备生产困难,价格高昂,在全球范围内产能受限,同时,长周期的深空探测任务对同位素电源寿命也提出较高要求,因此热电转换效率高、易于实现长寿命的空间热光伏发电技术成为开展深空探测任务的优选技术路线。近年来,近场热光伏、基于光谱调控的热光伏技术是研究重点,结构热控、辐射器、滤光器、电池晶元等关键器件的理论研究与技术验证也取得了显著的进展。对热光伏空间同位素电源技术方案、关键器件研究情况进行了综述,从电源系统总体设计的角度对各器件的发展现状与未来技术的发展重点方向进行了研判,可为进一步推动热光伏同位素电源系统的工程化研制提供参考。 展开更多
关键词 空间同位素电源 热光伏 辐射器 滤光器 光谱调控
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空间同位素热光伏转换技术研究现状
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作者 林文立 邵剑雄 +3 位作者 田岱 杨爱香 汤亮亮 邱家稳 《电源技术》 CAS 北大核心 2024年第3期401-407,共7页
针对我国月球探测等深空任务在极端环境下对高效率、长寿命核电源发电技术的需求,基于热光伏转换技术效率高、静态工作稳定性好等技术特点,重点介绍了与通用标准热源GPHS相匹配的空间同位素热光伏式发电系统技术研究工作。结合未来可能... 针对我国月球探测等深空任务在极端环境下对高效率、长寿命核电源发电技术的需求,基于热光伏转换技术效率高、静态工作稳定性好等技术特点,重点介绍了与通用标准热源GPHS相匹配的空间同位素热光伏式发电系统技术研究工作。结合未来可能的应用前景,调研了国际国内同位素热光伏发电领域的研究现状和最新进展,阐述了国内空间同位素热光伏转换发电技术研究的技术水平,力争为我国月球科研站等任务核电源新型发电技术的发展提供有益的参考。 展开更多
关键词 深空探测 同位素电源 热光伏
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超远深空探测任务的能源动力方案 被引量:4
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作者 王颖 朱安文 +2 位作者 刘飞标 田岱 王铸 《深空探测学报》 2020年第2期213-220,共8页
我国开展了大量深空探测方面的研究工作,但超远距离(大于几十个AU)深空探测器在我国尚未实际发射,需综合考虑飞行空间环境、任务寿命和重量限制等约束条件,对能源系统进行合理设计,以保证探测的任务需求。通过对国外相关任务的调研与分... 我国开展了大量深空探测方面的研究工作,但超远距离(大于几十个AU)深空探测器在我国尚未实际发射,需综合考虑飞行空间环境、任务寿命和重量限制等约束条件,对能源系统进行合理设计,以保证探测的任务需求。通过对国外相关任务的调研与分析,并结合我国现有的技术基础,选择以空间核动力系统作为能源动力解决方案,同时关注其他概念推进设计,提出了总体任务设想和后续需要开展的关键技术攻关方向,主要为高效的"核能+全电推"系统技术、星际飞行技术及测控技术。对我国后续超远深空探测任务的研究及实施具有一定指导意义。 展开更多
关键词 超远深空 深空探测 能源动力
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同位素热光伏电源真空热性能试验研究
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作者 苏生 邵剑雄 +5 位作者 邱家稳 陈阳 马巨印 田岱 马彬 韩承志 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期1841-1847,共7页
针对同位素热光伏电源内部的长期高温隔热需求,分别采用突刺、金属丝网和气凝胶作为间隔层,制作了3种不封边高温多层隔热组件,将其安装在同位素热光伏电源样机中,在真空试验台上进行了系统真空热性能测试。测试结果表明:在间隔层的装配... 针对同位素热光伏电源内部的长期高温隔热需求,分别采用突刺、金属丝网和气凝胶作为间隔层,制作了3种不封边高温多层隔热组件,将其安装在同位素热光伏电源样机中,在真空试验台上进行了系统真空热性能测试。测试结果表明:在间隔层的装配间隔效果可控性方面,气凝胶间隔层最优;采用气凝胶间隔层时,高温多层隔热组件与滤光器形成的光学腔的封闭性最好,系统热量利用率最高,同位素热光伏电源样机在输入电功率为250 W时,热源温度达到1038℃,初步满足工程应用需求。 展开更多
关键词 同位素热光伏 不封边高温多层隔热组件 间隔层 真空热性能
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木星系探测中多层材料的辐射屏蔽优化设计方法 被引量:4
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作者 王建昭 马继楠 +5 位作者 张庆祥 李衍存 贾晓宇 田岱 朱安文 邱家稳 《航天器环境工程》 2019年第6期601-606,共6页
与地球辐射环境相比,木星辐射带中的粒子辐射环境有能量高、通量大、能谱硬等特点,对木星探测器的辐射防护要求更高。航天器设计中常用的多层金属材料的防护效果取决于辐射环境、屏蔽层数量与厚度、屏蔽层叠放顺序等众多因素,因此采用... 与地球辐射环境相比,木星辐射带中的粒子辐射环境有能量高、通量大、能谱硬等特点,对木星探测器的辐射防护要求更高。航天器设计中常用的多层金属材料的防护效果取决于辐射环境、屏蔽层数量与厚度、屏蔽层叠放顺序等众多因素,因此采用数值方法进行设计十分困难,有必要开发智能屏蔽优化算法。文章结合遗传算法和MULASSIS多层屏蔽仿真程序,以屏蔽后的吸收剂量为优化目标,开发了多层材料辐射防护优化设计方法。利用该方法,得到一定重量指标约束下的最优屏蔽结构,其特点是将高低原子序数材料相结合,多为双层或三层结构,并把高原子序数材料放置在外侧。以远木点和近木点分别为25个和10个木星半径的赤道面轨道为例,当面密度为1 g/cm2时,最优屏蔽结构为0.829 mm铅和0.158 mm镁的双层结构,可将辐射造成的总剂量降低至120.3 krad(Si)/a,与传统铝屏蔽材料相比,可节省近43.6%的重量资源。本方法可用于指导未来木星探测的辐射防护设计。 展开更多
关键词 木星 辐射总剂量 屏蔽结构 多层材料 数值分析
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木星系粒子辐射环境效应及防护关键技术 被引量:7
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作者 王建昭 张庆祥 +2 位作者 田岱 朱安文 邱家稳 《航天器环境工程》 2018年第5期500-510,共11页
木星系辐射环境包括高能电子和质子、重离子、等离子体、极光粒子等。另外,Galileo卫星的辐射环境也是木星探测任务的关注重点。文章基于木星特殊的高辐射、低光照、超低温环境特点,分析了包括总电离剂量、内带电、单粒子、位移损伤等... 木星系辐射环境包括高能电子和质子、重离子、等离子体、极光粒子等。另外,Galileo卫星的辐射环境也是木星探测任务的关注重点。文章基于木星特殊的高辐射、低光照、超低温环境特点,分析了包括总电离剂量、内带电、单粒子、位移损伤等辐射效应,识别出了木星辐射环境效应中的研究重点,并针对总剂量效应讨论了木星系探测器屏蔽材料的选择和屏蔽结构的设计。 展开更多
关键词 木星 辐射环境 辐射效应 辐射防护
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利用人工神经网络快速计算木星系磁坐标 被引量:1
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作者 王建昭 马继楠 +5 位作者 贾晓宇 田岱 张庆祥 李衍存 朱安文 邱家稳 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第4期523-530,共8页
在木星辐射带研究中,从地理坐标向磁坐标的准确转换是建模基础.以往的建模中,磁壳参数L值的计算基于磁偶极场假设,该方法精确度较差.结合最新的高精度木星磁场模型JRM09,本文提出基于磁力线追踪法的木星磁坐标计算方法,并分析其合理性... 在木星辐射带研究中,从地理坐标向磁坐标的准确转换是建模基础.以往的建模中,磁壳参数L值的计算基于磁偶极场假设,该方法精确度较差.结合最新的高精度木星磁场模型JRM09,本文提出基于磁力线追踪法的木星磁坐标计算方法,并分析其合理性和必要性.要求精确度较高时,磁力线追踪法计算耗时很长.本文在磁力线追踪法的基础上进行改进,提出基于人工神经网络的磁坐标快速计算方法.该方法包括分类器和拟合器.分类器基于Adaboost算法的BP神经网络,用于预测某地理坐标是否在内磁层,如果在内磁层,则用拟合器计算L值.拟合器采用遗传算法优化BP神经网络.结果表明,分类器的分类错误率在3%以内,而拟合器的预测误差在7%以内.以Juno号一圈探测轨道为例,利用神经网络的磁坐标计算法比磁力线追踪计算法速度快3个数量级以上.基于人工神经网络的磁坐标快速计算方法可用于未来木星辐射带的研究. 展开更多
关键词 木星 辐射带 神经网络 磁壳参数
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国外空间核动力装置应用安全机制分析及启示
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作者 郭筱曦 田岱 +2 位作者 朱安文 刘飞标 王颖 《核科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期1212-1221,共10页
空间核动力装置在未来以深空探测为代表的航天任务中有重要应用。美国对空间核动力的研究和应用起步较早,经多年实践发展出一套较为成熟的核安全机制;我国通过嫦娥三号和嫦娥四号两次工程实施,初步建立了国内相关管理机制。本文梳理了... 空间核动力装置在未来以深空探测为代表的航天任务中有重要应用。美国对空间核动力的研究和应用起步较早,经多年实践发展出一套较为成熟的核安全机制;我国通过嫦娥三号和嫦娥四号两次工程实施,初步建立了国内相关管理机制。本文梳理了国际社会讨论形成的适用于空间核动力装置应用安全的指导意见和工作依据,研究了美国涉核航天任务安全性分析、评审、审批和监督程序与组织实施情况,分析得出了美国相关机制和程序的特点,在总结国外经验教训的基础上,形成了可为国内进一步完善相关机制和程序提供有益参考的启示建议。 展开更多
关键词 空间核动力 空间核安全 核动力源 安全框架
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聚丙烯/三聚氰胺泡沫高吸油韧性材料 被引量:1
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作者 戴天 金玄懿 +5 位作者 任强 乔长宇 刘一凡 吴盾 汪称意 李坚 《高分子材料科学与工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期80-85,共6页
采用聚丙烯甲苯溶液对三聚氰胺泡沫进行浸渍处理得到改性三聚氰胺泡沫材料。傅里叶变换红外光谱和扫描电子显微镜分析表明,聚丙烯成功包覆在三聚氰胺泡沫骨架表面,形成了微纳级凹凸结构。改性泡沫表现出吸油拒水的特点,水接触角均在130&... 采用聚丙烯甲苯溶液对三聚氰胺泡沫进行浸渍处理得到改性三聚氰胺泡沫材料。傅里叶变换红外光谱和扫描电子显微镜分析表明,聚丙烯成功包覆在三聚氰胺泡沫骨架表面,形成了微纳级凹凸结构。改性泡沫表现出吸油拒水的特点,水接触角均在130°以上。改性泡沫材料吸收柴油和多种溶剂的量在45~98 g/g之间,重复吸油100次后的吸油能力保持率在93%以上,表明该材料具有高吸油效率及可重复使用性。拉伸测试表明改性泡沫相对于未改性泡沫的韧性得到提高。该方法工艺简单,原料成本低,容易工业化,为高吸油韧性吸附剂的制备以解决油污染问题提供了一种新的途径。 展开更多
关键词 聚丙烯 三聚氰胺泡沫 油污染 吸附剂 韧性
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Effect of shexiangbaoxin pill combined with tirofiban hydrochloride on related factors in elderly patients with acute coronary symdrome
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作者 Ya-Ning Xu tian dai +1 位作者 Bo Liu Zeng-Xin Yang 《Journal of Hainan Medical University》 2019年第5期37-40,共4页
Objective:To study the effect of shexiangbaoxin pill combined with tirofiban hydrochloride on related factors in elderly patients with acute coronary symdrome.Methods:A total of 96 elderly patients with acute coronary... Objective:To study the effect of shexiangbaoxin pill combined with tirofiban hydrochloride on related factors in elderly patients with acute coronary symdrome.Methods:A total of 96 elderly patients with acute coronary symdrome in our hospital from January 2015 to May 2018 were enrolled in this study. The subjects were divided into the control group (n=48) and the treatment group (n=48) randomly. The control group were treated with tirofiban hydrochloride, the treatment group were treated with shexiangbaoxin pill combined with tirofiban hydrochloride, and both the two groups were treated for 2 weeks. The PT, TT, APTT and serum FIB, CK-MB, cTnT, vWF, ET-1, NO, sICAM-1, MMP-9, hs-CRP of the two groups before and after treatment were compared. Results: There were no significantly differences of the PT, TT, APTT and serum FIB, CK-MB, cTnT, vWF, ET-1, NO, sICAM-1, MMP-9, hs-CRP of the two groups before treatment. The PT, TT, APTT and serum NO of the two groups after treatment were significantly higher than before treatment, the serum FIB, vWF, ET, sICAM-1, MMP-9, hs-CRP of the two groups after treatment were significantly lower than before treatment, and that of the treatment group after treatment were significantly better than the control group. The serum CK-MB, cTnT of the two groups after treatment were significantly higher than before treatment, but that of the treatment group after treatment were significantly lower than the control group.Conclusion:Shexiangbaoxin pill combined with tirofiban hydrochloride can significantly improve the blood coagulation function and reduce the Myocardial injury, vascular endothelial damage, inflammation of the elderly patients with acute coronary symdrome, and it was worthy clinical application. 展开更多
关键词 ACUTE CORONARY symdrome Hydroxyethyl STARCH injection Elderly patients Shexiangbaoxin PILL Tirofiban HYDROCHLORIDE
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深空探测RTPV高温多层隔热技术研究
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作者 苏生 艾素芬 +4 位作者 邱家稳 宋馨 田岱 马彬 曹亚茹 《深空探测学报(中英文)》 2024年第5期462-468,共7页
RTPV作为一种用于深空探测的高效率核电源,其高温隔热技术是影响系统热电转换效率的关键因素之一。针对基于陶瓷点阵间隔层、钼箔反射屏的新型高温多层隔热组件,对比了烧结法、物理气相沉积法、大气等离子喷涂等陶瓷点阵制备工艺,优选... RTPV作为一种用于深空探测的高效率核电源,其高温隔热技术是影响系统热电转换效率的关键因素之一。针对基于陶瓷点阵间隔层、钼箔反射屏的新型高温多层隔热组件,对比了烧结法、物理气相沉积法、大气等离子喷涂等陶瓷点阵制备工艺,优选出大气等离子喷涂法,成功在钼箔表面制备了直径1.5 mm、厚度0.1 mm、间距15 mm的ZrO2颗粒点阵,并将其作为高温多层的1个单元。仿真结果显示,氧化锆陶瓷点阵高温多层隔热组件的瞬态与稳态隔热性能均优于传统高温多层隔热组件,且具有在小尺寸下边缘漏热小、不产生多余物、长期耐受1000℃高温的特点,可满足深空探测同位素热光伏电源的隔热需求。 展开更多
关键词 陶瓷点阵间隔层 钼箔反射屏 高温多层隔热 同位素热光伏 深空探测
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深空同位素热光伏系统中锑化镓电池的研制及性能测试
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作者 汤亮亮 李嘉鹏 +5 位作者 刘永辉 邵剑雄 田岱 韩承志 朱安文 邱家稳 《深空探测学报(中英文)》 2024年第5期469-477,共9页
针对深空同位素热光伏系统效率提升问题及对国产化红外热光伏换能器件的迫切需求,对GaSb电池制造工艺开展研究,通过PC1D仿真计算,确定电池制备的基本参数,采用双步扩散法进行电池的制备。搭建了自制电池快速测试系统,对电池性能进行评... 针对深空同位素热光伏系统效率提升问题及对国产化红外热光伏换能器件的迫切需求,对GaSb电池制造工艺开展研究,通过PC1D仿真计算,确定电池制备的基本参数,采用双步扩散法进行电池的制备。搭建了自制电池快速测试系统,对电池性能进行评估并不断优化相关制备工艺,探究了GaSb电池在不同辐射温度下性能的变化。掌握了Zn在GaSb中的扩散规律,研制的GaSb红外电池在同等辐射光谱下输出功率和填充因子均达到较高的水平。该工作可为实现深空热光伏同位素电源系统的效率提升以及工程化应用奠定研究基础。 展开更多
关键词 深空同位素热光伏系统 锑化镓电池模拟 电池制备 输出性能
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同位素热光伏系统辐射场分布及衰减率研究
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作者 韩西龙 芦明宇 +6 位作者 杨爱香 邵剑雄 李宁 韩承志 田岱 陈熙萌 邱家稳 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第S02期19-27,共9页
开展深空、深海探测任务必须解决长周期能源供给问题,同位素热光伏电源(RTPV)系统是重要的解决方案之一,RTPV系统性能衰减研究是开展工程化设计的基础。本工作系统地计算了250 W^(238)PuO_(2)通用热源(GPHS)的功率衰减情况,利用蒙特卡... 开展深空、深海探测任务必须解决长周期能源供给问题,同位素热光伏电源(RTPV)系统是重要的解决方案之一,RTPV系统性能衰减研究是开展工程化设计的基础。本工作系统地计算了250 W^(238)PuO_(2)通用热源(GPHS)的功率衰减情况,利用蒙特卡洛方法模拟了RTPV系统内部的辐射场分布,最终结合国外相关实验得到RTPV系统的衰减率。当电池系统服役20 a时,热功率下降导致系统转换效率下降的年衰减率为0.5%;富氧情况下^(238)PuO_(2)源产生的中子辐照导致GaSb晶元转换效率下降的年衰减率为0.7%;综合考虑功率衰减及中子辐照影响,RTPV系统的年衰减率为1.2%。 展开更多
关键词 同位素热光伏电源(RTPV) 通用热源(GPHS) 衰减率 辐射场
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