文档名：10 kW低浓铀月表反应堆电源系统概念设计与分析
摘要：针对未来月球科研站所面临的能源需求问题,提出一种采用低浓化U-Mo合金燃料和热管冷却的月球表面反应堆电源系统的新型概念设计.低浓化U-Mo合金燃料技术成熟,在RERTR项目中被作为主要燃料而得到广泛使用.采用低浓化U-Mo合金燃料,能够有效降低核扩散的风险和简化相关部门的监管流程.反应堆的额定热功率为180kW,输出电功率≥10kW,设计寿命为10年.反应堆为Na热管冷却的快中子反应堆,采用控制鼓对堆芯反应性进行控制,堆芯热量通过Na热管传递到半Heusler型温差发电模块,废热由Hg热管辐射器翅片辐射到太空.基于蒙特卡洛程序RMC和CFD软件对反应堆堆芯物理及热工进行了初步计算和分析,针对温差发电器件的热电转换性能进行了优化设计,对热管失效等假想事故进行了分析评价.结果表明,该反应堆设计能够满足中子物理设计和临界安全的要求,在稳态工况下温差发电器件的热电转换效率能够达到7.60％,系统能够有效输出≥10kW电功率,热管级联失效时能够满足热工安全要求.
Abstract：Inordertomeettheenergydemandofthefuturelunarscientificresearchstation,anewconceptualdesignofthelunarsurfacereactorpowersystemusinguranium-molybdenumalloyfuelandheatpipecoolingwasproposed.Low-enricheduranium-molybdenumalloyfuelwasamatureandreliablelow-enricheduraniumfuelthatwaswidelyusedasaprimaryfuelinthereducedenrich-mentforresearchandtestreactors(RERTR)program.Theuseoflow-enricheduranium-molybde-numalloyfuelcouldeffectivelyreducetheriskofnuclearproliferationandthesupervisionofrel-evantdepartments.Thereactorhadathermalpowerof180kW,anelectricalpowerof≥10kW,andadesignlifeof10years.ThereactorwasafastneutronreactorcooledbyNaheatpipes,whichusedacontroldrumtocontrolthecorereactivity,thecoreheatwastransferredtohalf-Heuslerthermoelec-tricgenerator(TEG)throughtheNaheatpipe,andthewasteheatwasradiatedintospacebytheHgheatpipeemitterfin.BasedontheMonteCarloprogramRMCandCFDsoftware,thereactorcorephysicsandthermalresultswerepreliminarilycalculatedandanalyzed,thethermoelectricconver-sionperformanceofthermoelectricgenerator(TEG)wasoptimized,andhypotheticalaccidentssuchasheatpipefailurewereanalyzedandevaluated.Theresultsshowthatthereactordesigncanmeettherequirementsofneutronphysicaldesignandcriticalsafety,thethermoelectricconversioneffi-ciencyofthethermoelectricgenerator(TEG)canreach7.60％understeady-stateworkingcondi-tions,thesystemcaneffectivelyoutput≥10kWelectricalpower,andthethermalsafetyrequire-mentscanbemetwhentheheatpipecascadefails.
作者：高兴 姜硕 关则钏 赵泽龙 胡古Author：GAOXing JIANGShuo GUANZechuan ZHAOZelong HUGu
作者单位：中国原子能科学研究院核工程设计研究所,北京102413
刊名：电源技术 ISTICPKU
Journal：ChineseJournalofPowerSources
年，卷(期)：2024, 48(3)
分类号：TM913
关键词：月表反应堆电源系统 热管反应堆 中子物理特性 温差发电器结构设计 热管失效事故
Keywords：lunarsurfacereactorpowersystem heatpipereactor neutronphysicscharacteristic thermoelectricgeneratorstructuredesign heatpipefailureaccidents
机标分类号：TP391.7U491.114F252
在线出版日期：2024年5月15日
基金项目：10kW低浓铀月表反应堆电源系统概念设计与分析[
期刊论文] 电源技术--2024, 48(3)高兴 姜硕 关则钏 赵泽龙 胡古针对未来月球科研站所面临的能源需求问题,提出一种采用低浓化U-Mo合金燃料和热管冷却的月球表面反应堆电源系统的新型概念设计.低浓化U-Mo合金燃料技术成熟,在RERTR项目中被作为主要燃料而得到广泛使用.采用低浓化U-Mo...参考文献和引证文献
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