百千瓦级空间核反应堆屏蔽优化研究

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作者 姜百惠 吉宇 +2 位作者 孙俊 刘志宏 石磊 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期672-679,共8页

屏蔽体尺寸和重量对空间核反应堆和核动力航天器性能有着重要影响,因而屏蔽设计优化是空间核动力系统设计的关键。本文以JIMO项目反应堆为对象,在铍-碳化硼-钨-氢化锂分层组合屏蔽方案的基础上,考虑到辐照剂量的径向分布,采用蒙特卡罗... 屏蔽体尺寸和重量对空间核反应堆和核动力航天器性能有着重要影响,因而屏蔽设计优化是空间核动力系统设计的关键。本文以JIMO项目反应堆为对象,在铍-碳化硼-钨-氢化锂分层组合屏蔽方案的基础上,考虑到辐照剂量的径向分布,采用蒙特卡罗方法计算了负载处辐照剂量和氢化锂中子剂量,分析了屏蔽设计原理,并提出了分步优化方法以实现屏蔽优化。根据结果分析,调整了铍和碳化硼的厚度比例、钨半径及布置位置,获得了优化的屏蔽方案,在满足屏蔽要求的基础上质量减少了98.41 kg。提出的屏蔽方案及设计流程可为空间核电源屏蔽设计优化提供参考。 展开更多

关键词 空间核反应堆 中子-光子耦合 阴影屏蔽 质量优化 蒙特卡罗方法

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基于空间核反应堆事故工况下的仿真研究

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作者 秦凯文 郝鹏飞 +1 位作者 杨波 刘义保 《计算机仿真》 2024年第1期360-364,456,共6页

随着我国航天事业的发展,空间核反应堆电源因其功率密度大、寿命长、环境适应性强、工作性能稳定等特点,已成为未来空间探索的理想动力能源。为了研究空间核反应堆在正常运行工况和掉落事故工况下的安全性,基于中子输运计算程序Open MC... 随着我国航天事业的发展,空间核反应堆电源因其功率密度大、寿命长、环境适应性强、工作性能稳定等特点,已成为未来空间探索的理想动力能源。为了研究空间核反应堆在正常运行工况和掉落事故工况下的安全性,基于中子输运计算程序Open MC对空间核反应堆开展临界仿真研究,得到正常工况下堆芯反应性、控制鼓价值以及燃耗计算等一系列重要参数。同时模拟分析了空间核反应堆在水淹和沙埋2种事故工况下的堆芯反应性和中子能谱。结果表明,空间核反应堆在保持控制鼓功能正常的掉落事故工况下仍然有3000pcm左右的负反应性以防止反应堆达到临界状态,保证了空间核反应堆在此事故工况下的安全性,表明此堆芯的设计是安全可靠的。空间核反应堆仿真研究对我国未来空间核反应堆实际应用具有一定的指导意义。计算结果为空间核反应堆的安全分析和事故分析提供了重要的参考数据。 展开更多

关键词 空间核反应堆 中子输运计算程序 事故工况 仿真计算

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TOPAZ-2型空间核反应堆电源转换器除气研究 被引量：2

3

作者 赵爱虎 薛松龄 +2 位作者 吕征 苏志宝 赵守智 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期2194-2200,共7页

结合热离子发电元件工作环境,分析了TOPAZ-2型空间核反应堆电源热离子发电元件除气的必要性。根据电源结构特点,确定氦气腔体、热离子发电元件发射极和接收极、铯集气腔体和冷却剂内套管为主要除气部件。利用CFD程序和专用程序分别计算... 结合热离子发电元件工作环境,分析了TOPAZ-2型空间核反应堆电源热离子发电元件除气的必要性。根据电源结构特点,确定氦气腔体、热离子发电元件发射极和接收极、铯集气腔体和冷却剂内套管为主要除气部件。利用CFD程序和专用程序分别计算得到堆芯容器和热离子发电元件额定工况下的工作温度,结合部件除气要求最终确定了各部件除气工况。编制了用于热离子发电元件发射极和接收极除气计算的二维传热程序,通过对比程序计算结果与单根热离子发电元件除气试验结果验证了程序编制的正确性。利用该程序计算得到热离子发电元件发射极和接收极的除气功率。综合电源除气部件除气工况、除气环境要求和除气计算结果,确定了转换器除气方案。 展开更多

关键词 TOPAZ-2 空间核反应堆电源 转换器 热离子发电元件 除气

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ТОПАЗ-2型空间核反应堆电源地面电性能综合测试试验方案研究 被引量：3

4

作者 赵爱虎 吕征 +1 位作者 苏志宝 赵守智 《化工自动化及仪表》 CAS 2018年第10期806-809,共4页

针对ТОПА3-2型空间核反应堆电源地面电性能综合测试试验,在深入调研俄美所开展的地面试验研究工作的基础上,结合试验目的和任务,对试验方案进行了初步研究与探讨,给出了较为合理的试验流程和可行的试验方法,并结合理论分析给出了相... 针对ТОПА3-2型空间核反应堆电源地面电性能综合测试试验,在深入调研俄美所开展的地面试验研究工作的基础上,结合试验目的和任务,对试验方案进行了初步研究与探讨,给出了较为合理的试验流程和可行的试验方法,并结合理论分析给出了相关试验限值。 展开更多

关键词 空间核反应堆电源 地面电性能综合测试 试验方案 ТОПАЗ-2型 热离子

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空间核反应堆电源研究和应用 被引量：21

5

作者 杨启法 卢浩琳 《航天器工程》 1995年第4期11-20,共10页

对世界各国在空间核电源,特别是空间热离子反应堆的研究和应用状况、空间核反应堆电源的基本原理及各种空间核反应堆电源的特点作了简要介绍,并就我国今后空间热离子反应堆的研究和发展提点看法。

关键词 航天 空间核反应堆 电源 热离子转换

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MW级空间核反应堆系统热管式辐射散热器分析及优化 被引量：3

6

作者 张昊春 刘秀婷 +2 位作者 魏前明 游尔胜 孙铭远 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期1161-1167,共7页

空间核反应堆是空间核电源和核推进的研究基础,大功率核反应堆的体积和质量一直是限制航空航天设计的重要因素。针对这一问题,本文对MW级空间核反应堆系统热管式辐射散热器进行建模和分析,建立热管式辐射散热器的热阻模型,利用穷举法和... 空间核反应堆是空间核电源和核推进的研究基础,大功率核反应堆的体积和质量一直是限制航空航天设计的重要因素。针对这一问题,本文对MW级空间核反应堆系统热管式辐射散热器进行建模和分析,建立热管式辐射散热器的热阻模型,利用穷举法和遗传算法在给定工况下探讨裸碳纤维翅片长度Lf和厚度δf、冷却剂质量流量m、辐射散热器入口温度Tf1对散热器质量M的影响。结果表明,当Tf1=800 K、Lf=5 cm、δf=0.16 mm、m=9 kg/s时,M达到最优,为906.593 kg,优化了0.63%的系统质量。 展开更多

关键词 空间核反应堆 热管式辐射散热器 遗传算法 质量优化

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空间核反应堆电源技术概览 被引量：45

7

作者 胡古 赵守智 《深空探测学报》 2017年第5期430-443,共14页

空间核反应堆电源具有环境适应性好、功率覆盖范围广、结构紧凑以及大功率条件下质量功率比小等突出优点,在军民航天任务中具有广阔的应用前景,是改变未来航天动力格局的颠覆性技术之一。对空间核反应堆电源的原理、特点、适用范围、应... 空间核反应堆电源具有环境适应性好、功率覆盖范围广、结构紧凑以及大功率条件下质量功率比小等突出优点,在军民航天任务中具有广阔的应用前景,是改变未来航天动力格局的颠覆性技术之一。对空间核反应堆电源的原理、特点、适用范围、应用前景、历史发展情况及现状、典型方案、应用安全等进行了系统介绍,对技术发展趋势进行了分析总结,并就我国该技术发展给出一些见解。 展开更多

关键词 空间核反应堆电源 航天任务 颠覆性技术

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空间核反应堆电源热工水力特性研究综述 被引量：7

8

作者 代智文 刘天才 +4 位作者 王成龙 张大林 田文喜 秋穗正 苏光辉 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期1296-1309,共14页

随着空间探索领域的快速发展,研究高功率、安全、可靠的空间核反应堆电源将变得愈发重要。本文针对国内外空间核反应堆电源的热工水力关键问题,即空间堆系统稳态和事故瞬态研究、堆芯单冷却剂通道及全堆芯的三维流动换热、静态与动态热... 随着空间探索领域的快速发展,研究高功率、安全、可靠的空间核反应堆电源将变得愈发重要。本文针对国内外空间核反应堆电源的热工水力关键问题,即空间堆系统稳态和事故瞬态研究、堆芯单冷却剂通道及全堆芯的三维流动换热、静态与动态热电转换装置分析、热工水力特性试验研究等进行研究,分析了空间核反应堆电源热工水力研究的趋势。本文结果可为空间核反应堆电源设计分析及热工水力安全特性研究提供帮助和指导。 展开更多

关键词 空间核反应堆电源 热工水力 研究综述

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空间核反应堆电源需求分析研究 被引量：7

9

作者 周彪 吉宇 +1 位作者 孙俊 孙玉良 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期1912-1923,共12页

空间电源技术是开展空间探测的核心技术之一,空间核反应堆电源具有能量密度大、功率覆盖范围广、受太空环境影响小等特点,是未来空间电源的理想选择。本文从空间任务适用对象、系统比质量两方面对现有空间电源进行对比,阐述了空间核反... 空间电源技术是开展空间探测的核心技术之一,空间核反应堆电源具有能量密度大、功率覆盖范围广、受太空环境影响小等特点,是未来空间电源的理想选择。本文从空间任务适用对象、系统比质量两方面对现有空间电源进行对比,阐述了空间核反应堆电源在未来空间活动的可能应用场合。基于对未来民用与军用空间任务的调研,归纳了空间核反应堆电源的功率需求。针对不同功率量级,对比分析了公开发表的不同空间核反应堆电源技术方案,给出了不同功率量级相对优化的技术路线选择。本研究可为空间核反应堆电源研究设计提供参考。 展开更多

关键词 空间核反应堆电源 系统比质量 功率需求 技术路线

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空间核反应堆电源用核燃料研制进展 被引量：5

10

作者 钱跃庆 孙晓博 刘文涛 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期45-49,共5页

核燃料是空间核反应堆电源的主要材料之一,由于空间核反应堆电源的运行条件明显有别于地面反应堆,空间核反应堆电源用核燃料的类型和技术要求也明显不同于地面反应堆。国际上空间核反应堆电源用核燃料研制取得了长足的进展,多种核燃料... 核燃料是空间核反应堆电源的主要材料之一,由于空间核反应堆电源的运行条件明显有别于地面反应堆,空间核反应堆电源用核燃料的类型和技术要求也明显不同于地面反应堆。国际上空间核反应堆电源用核燃料研制取得了长足的进展,多种核燃料材料在工程应用中得到了检验,并在持续开发新型核燃料。我国在亚化学计量二氧化铀芯块、铀钼合金、铀氢锆合金、碳化铀芯块、氮化铀芯块等多种具备在空间堆中应用的燃料材料上开展了一定的研究,并掌握了部分材料性能数据。本文就上述内容展开论述,同时针对与国际相应领域明显落后的实际情况,提出了我国后续核燃料研究的初步设想。 展开更多

关键词 空间核反应堆电源 核燃料 研制进展

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棱柱式高温气冷空间核反应堆初步方案设计与中子物理分析 被引量：4

11

作者 杨谢 佘顶 石磊 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期2288-2293,共6页

空间核反应堆电源将核裂变能转换为电能,与太阳能、化学燃料电池等其他形式的电源相比,具有电功率大、系统比功率高、使用寿命长等优点,在太空探索中具有广阔的应用前景。以高温气冷堆技术为基础,提出了以氦氙混合气体作冷却剂,直接布... 空间核反应堆电源将核裂变能转换为电能,与太阳能、化学燃料电池等其他形式的电源相比,具有电功率大、系统比功率高、使用寿命长等优点,在太空探索中具有广阔的应用前景。以高温气冷堆技术为基础,提出了以氦氙混合气体作冷却剂,直接布雷顿循环的空间核反应堆电源方案。核反应堆是采用包覆颗粒燃料的小型棱柱式高温气冷堆,热功率为5 MW。采用蒙特卡罗方法进行了中子物理分析。结果表明,设计的反应堆满足10a以上的满功率运行寿期,具有负的反应性温度系数。通过布置B4C安全棒,使反应堆在发射失败引起的堆芯进水事故中能保证次临界。 展开更多

关键词 空间核反应堆 包覆颗粒燃料 蒙特卡罗方法 中子物理分析

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空间核反应堆电源研究进展 被引量：8

12

作者 何宇豪 孟涛 +2 位作者 卢瑞博 赵富龙 谭思超 《上海航天》 CSCD 2019年第6期126-133,共8页

随着航空航天领域对能源需求的不断扩大,核能的空间应用迎来了新的发展高潮。本文针对空间核反应堆技术的发展现状进行综述,重点关注了空间核反应堆与静态能量转换、动态能量转换技术结合供电的研究进展,总结分析了空间核反应堆电源技... 随着航空航天领域对能源需求的不断扩大,核能的空间应用迎来了新的发展高潮。本文针对空间核反应堆技术的发展现状进行综述,重点关注了空间核反应堆与静态能量转换、动态能量转换技术结合供电的研究进展,总结分析了空间核反应堆电源技术的发展特点,并指出未来发展中需要重点关注的内容,为未来空间核反应堆电源的发展提供指导。 展开更多

关键词 空间核反应堆 静态能量转换 动态能量转换 电推进

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空间核反应堆电源的应用与需求 被引量：3

13

作者 贺克羽 陈章隆 闫锋哲 《电源技术》 CAS 北大核心 2020年第1期142-144,共3页

随着航天技术的不断发展,传统的空间电源已经难以满足未来航天器的应用需求。空间核反应堆作为一种高效持久的空间电源,具有质量轻、体积小、功率大、抗辐射能力强、使用寿命长等优点,是未来不可替代的空间电源。对空间核反应堆电源和... 随着航天技术的不断发展,传统的空间电源已经难以满足未来航天器的应用需求。空间核反应堆作为一种高效持久的空间电源,具有质量轻、体积小、功率大、抗辐射能力强、使用寿命长等优点,是未来不可替代的空间电源。对空间核反应堆电源和其他传统的空间电源进行了比较,并根据空间核反应堆的主要特点对其应用需求进行分析,最后得出结论:空间核反应堆并不适用于小功率近地飞行的航天器,主要适用于为大功率航天器、深空探测器和星表空间基地等设施提供电力。 展开更多

关键词 空间核反应堆 航天器 空间基地

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空间核反应堆电源发展及应用 被引量：4

14

作者 闫锋哲 陈章隆 《科技创新导报》 2019年第12期21-22,24,共3页

空间核反应堆(space reactor),是利用核反应产生的能量为航天器提供电力的一种空间电源.根据航天器不同的任务需求,可以将空间核反应堆的用途细分为空间核电源和空间核推进.长期载人的宇宙空间站和大型通信卫星、导航卫星、遥感卫星和... 空间核反应堆(space reactor),是利用核反应产生的能量为航天器提供电力的一种空间电源.根据航天器不同的任务需求,可以将空间核反应堆的用途细分为空间核电源和空间核推进.长期载人的宇宙空间站和大型通信卫星、导航卫星、遥感卫星和星表空间基地等,在运行时都需要千瓦或者千瓦以上功率的电源,而且还要求其供电系统必须具有重量轻、体积小、功率大、使用寿命长等特点.在科技飞速发展的今天,各种空间电源都在大力研发建设中,空间反应堆作为一个重要的空间电源,具有重量轻、体积小、功率大和寿命长的优势,是未来最具有发展前景的空间电源.本文对空间核反应堆的发展现状及其应用前景进行介绍. 展开更多

关键词 空间核反应堆 航天器 空间电源

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空间核反应堆技术 被引量：1

15

作者 陈荫 《国外科技动态》 1996年第2期 3-5,共3页

空间核反应堆技术陈荫译章其校“空间核反应堆技术（ＳＰ－１００）项目”始于１９８３年，作为美国三机构──能源部、国防部和航天局──的项目，开发空间反应堆动力系统技术，为９０年代和下个世纪出现的民用和军用任务提供数十千瓦... 空间核反应堆技术陈荫译章其校“空间核反应堆技术（ＳＰ－１００）项目”始于１９８３年，作为美国三机构──能源部、国防部和航天局──的项目，开发空间反应堆动力系统技术，为９０年代和下个世纪出现的民用和军用任务提供数十千瓦到数百千瓦的电力。多机构主管委员会... 展开更多

关键词 空间核反应堆 燃料 部件

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空间核反应堆电源应用前景概述 被引量：1

16

作者 赵振华 张佳琦 王路瑶 《中国水运（下半月）》 2022年第9期82-83,104,共3页

空间核反应堆电源因功率范围覆盖广、自主性强、结构紧凑、隐蔽性高、可全天时全天候连续工作等突出优点,是未来空间电源特别是大功率电源的最优选择甚至是唯一选择。文中基于空间核反应堆技术发展,从军事和民用需求角度进行分析,阐述... 空间核反应堆电源因功率范围覆盖广、自主性强、结构紧凑、隐蔽性高、可全天时全天候连续工作等突出优点,是未来空间电源特别是大功率电源的最优选择甚至是唯一选择。文中基于空间核反应堆技术发展,从军事和民用需求角度进行分析,阐述了空间核反应堆电源的应用前景。 展开更多

关键词 空间核反应堆 发展、应用前景 电源

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空间核反应堆电源技术需求和应用分析 被引量：1

17

作者 闫锋哲 赵强 《科技视界》 2019年第18期52-53,共2页

相较于地面反应堆而言,空间核反应堆电源运行条件较严格,对核燃料也有较高的要求。因此,本文以空间核反应堆电源技术为研究对象,阐述了空间核反应堆电源基本概念及原理,分析了空间核反应堆电源技术应用需求。并对空间核反应堆电源技术... 相较于地面反应堆而言,空间核反应堆电源运行条件较严格,对核燃料也有较高的要求。因此,本文以空间核反应堆电源技术为研究对象,阐述了空间核反应堆电源基本概念及原理,分析了空间核反应堆电源技术应用需求。并对空间核反应堆电源技术应用发展前景进行了简单的分析,以期为空间核反应堆电源技术的有效应用提供一定的借鉴。 展开更多

关键词 空间核反应堆电源技术 能源转换 反应堆

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NASA考虑对空间核反应堆做飞行试验

18

《航天器工程》 CSCD 北大核心 2018年第3期147-147,共1页

据《航天新闻》2018年5月3日报道,在成功完成一系列地面试验后,NASA正考虑对一个小型核反应堆进行一次飞行试验.试验有可能在2025年左右的一项月球着陆探测任务时进行.NASA和能源部国家核安全局（NNSA）表示,名为“千动力”（Kilopower... 据《航天新闻》2018年5月3日报道,在成功完成一系列地面试验后,NASA正考虑对一个小型核反应堆进行一次飞行试验.试验有可能在2025年左右的一项月球着陆探测任务时进行.NASA和能源部国家核安全局（NNSA）表示,名为“千动力”（Kilopower）的反应堆在内华达试验场进行的一系列试验,表明其能够安全地产生lkW、最终将达到10kW的电力。 展开更多

关键词 空间核反应堆 飞行试验 NASA 国家核安全局 内华达试验场 地面试验 探测任务 能源部

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空间核反应堆本体参数最优化研究

19

作者 陈汉森 王晓欣 +1 位作者 孙立斌 史力 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期2300-2305,共6页

空间技术是具有重大潜在前景的技术,对国家的科学、国防、政治、经济具有重要意义。为了满足空间条件及发射条件的要求,并使空间核反应堆经济性最大化,对空间核反应堆本体的结构设计方案和参数最优化进行了研究。在调研多种国外空间核... 空间技术是具有重大潜在前景的技术,对国家的科学、国防、政治、经济具有重要意义。为了满足空间条件及发射条件的要求,并使空间核反应堆经济性最大化,对空间核反应堆本体的结构设计方案和参数最优化进行了研究。在调研多种国外空间核反应堆方案设计的基础上,提出了空间核反应堆堆型与堆本体结构设计方案。建立了堆本体数学模型,将设计最优化的工程学问题转化为求解非线性整数优化的数学问题,采用编写Matlab程序语言的方法,利用数学软件求解了最优化问题,在理论上得到了所建立模型的最优化参数设计并探讨了旋转控制鼓数量变化与堆芯燃料半径变化对堆本体总质量的影响。堆本体总质量较初始模型下降了14.3%,为今后完成更进一步的空间核反应堆设计提供了参考。 展开更多

关键词 空间核反应堆 结构设计 参数最优化设计 最优化分析

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美国研发千瓦级空间核反应堆

20

作者 高金玉 《国外核新闻》 2015年第1期19-19,共1页

【世界核新闻网站2014年12月11日报道】美国国家航空航天局（NASA）格伦研究中心（Glenn Center）敦促美国国家核军工管理局（NNSA）推进Kilopower项目的研发，以便为其空间探索任务提供支持。Kilopower项目旨在研发开展空间探索所需的... 【世界核新闻网站2014年12月11日报道】美国国家航空航天局（NASA）格伦研究中心（Glenn Center）敦促美国国家核军工管理局（NNSA）推进Kilopower项目的研发，以便为其空间探索任务提供支持。Kilopower项目旨在研发开展空间探索所需的千瓦级核反应堆。 展开更多

关键词 美国国家航空航天局 空间核反应堆 千瓦级 研发 空间探索 新闻网站 管理局

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