不同热电转换系统的热管堆反应性引入事故特性研究

热管堆具有固有安全性高、结构紧凑等特点,拥有广阔的应用前景。热电转换系统是热管堆中将热能转换成电能的关键系统,其形式和工作原理对热管堆的事故安全特性和动态响应特性具有非常重要的影响。自主研发的热管堆系统分析程序TAPIRS-D已经拥有静态热电转换模块和动态斯特林循环模块,本文在此基础上开发了动态热电转换模块(开式布雷顿循环),结合热管冷却空间反应堆(Space Advanced Reactor with Integrated Cooling System,SAIRS-C)的反应堆设计,开展了热管堆系统在反应性引入事故发生时的系统安全特性研究,并横向对比了不同类型、不同原理热电转换模块对于热管堆系统事故安全特性的影响。计算结果表明:当对热管堆系统的反应性引入相同时,在堆芯功率变化方面,与斯特林热电模块进行耦合的热管堆系统在事故后堆芯功率的变化幅度最小,其缺点是斯特林热电转换模块的热端温度上升幅度较大;在输出功率方面,与开式布雷顿循环模块和半导体热电转换模块相耦合的热管堆系统的输出功率变化幅度相当,均大于斯特林热电转换模块;在循环效率提升方面,与半导体热电转换模块耦合的热管堆系统效率提升幅度最大,其缺点是需要额外关注半导体热电转换模块中的电路负载的安全情况。