辐射器部分表面积失效对空间堆电源系统性能的影响

为确保空间堆电源系统在轨运行的安全可靠性,需研究其在轨运行受陨石撞击后失去热阱条件下的安全特性。利用TAPIRS程序分析了钾热管散热器部分表面积失效对空间堆电源系统性能的影响。结果表明:在较高的辐射散热温度(>890K)下,系统的排热是辐射器钾热管毛细力极限的函数;当系统运行在较低的散热温度时(<600K),系统排热则为辐射器钾热管声速极限和黏性极限的函数;当散热温度为600~890K时,系统排热受辐射器温度的限制,并与辐射器温度的四次方成正比关系。随着辐射器部分失效表面积占比的增大,辐射器排出废热功率减小、输出电功率下降、堆芯有效热功率也下降,辐射板面积失效导致堆芯降功率运行,确保了反应堆系统的安全。

热离子空间堆电源负荷跟踪特性研究

为分析热离子空间堆电源负荷跟踪运行特性,本研究采用可复用的层次化组件模型的Fortran语言建立热离子空间堆TOPAZ-II系统程序。分析了铯蒸汽压力和电极间隙对输出电功率的影响,利用堆芯反应性反馈和外部负载电阻协同控制的方法,分析不同载荷变化下热离子空间堆电源在轨运行的负荷跟踪运行特性。结果表明对于稳态电功率为5.5 kW的工况,电功率在0.95~7.25 kW之间变化时,慢化剂温度不会发生明显变化,此时堆芯具有自稳特性;超过这个范围,堆芯则失去自稳特性,这与慢化剂的正温度反应性反馈密切相关。

基于10 kWe核反应堆电源的海王星探测任务研究

本文对比分析同位素电源和空间堆电源在空间应用优劣基础上,确定空间堆电源为海王星边际探测任务的能源方案,提出了海王星探测涉及的4类主要科学问题,介绍了任务的功能模块、飞行轨道、设计约束等初步方案设想,重点围绕反应堆、热电转换装置、技术路线、涉核安全与辐射防护等阐述了10 kWe级空间堆电源技术方案,形成包括测控通信、电推进、自主运行管理、高可靠长寿命设计、有效载荷与微小卫星初选等在内的探测器平台方案,可为我国海王星探测的论证与实施提供参考.