一種耦合熱管技術的余熱直接排出系統，包括兩級熱管，第一級熱管吸熱區插入核反應堆芯的導熱基座內部，通過與基座中交錯分布的燃料棒進行熱交換，將熱量通過熱管傳輸給布置在熱管放熱區的溫差發電裝置，作為溫差發電裝置的熱端；第二級熱管的吸熱區布置在溫差發電裝置的冷端，帶走熱電轉換過程中未利用的余熱，二級熱管的放熱區置于雙層殼體中間，通過對流傳熱的方式，將熱量從放熱區傳遞給內外殼體間的海水；本發明采用了高效熱管技術，在保證結構緊湊，安全可靠的同時，提高了能量傳輸與冷卻的效率，提高了轉換功率。極大地提高了水下無人潛航器的安全性和穩定性；保證了系統的非能動性，結構全程封閉，安全穩定，無雜質進入，無污染，耐腐蝕。

技術領域

本發明涉及非能動余熱排出系統，具體涉及一種耦合熱管技術的非能動余熱排出系統。

背景技術

靜默式非能動熱傳輸與能量轉換系統利用熱管技術獲取小型核反應堆產生的熱量，通過熱管將能量從堆芯運輸到溫差發電器作為溫差發電的熱源，然后通過溫差發電器將熱能轉化為電能，為水下無人潛航器提供動力。但由于溫差發電的熱電轉換效率有限，大部分熱量無法直接利用，需要及時帶走多余的熱量，進而維持溫差發電器的工作溫度。同時，水下潛航器的內部空間有限，結構復雜緊湊，受到外部結構和內部空間的限制。因此需要設計一種簡單高效、緊湊可靠的余熱排出系統。

發明內容

為了克服上述現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種耦合熱管技術的余熱直接排出系統，針對新型海洋靜默式熱管反應堆核動力系統整體技術方案，創新性地提出利用高溫熱管實現海洋核動力系統靜默非能動熱傳輸過程。其中包括兩級熱管裝置。第一級熱管的吸熱區插入核反應堆芯的導熱基座內部，通過與基座中交錯分布的燃料棒進行熱交換，將熱量通過熱管傳輸給布置在熱管放熱區的溫差發電裝置，作為溫差發電裝置的熱端。第二級熱管的吸熱區布置在溫差發電裝置的冷端，帶走TEG熱電轉換裝置熱電轉換過程中未利用的余熱，二級熱管的放熱區置于潛航器雙層殼體的中間，雙層殼體中間充滿了海水，通過對流傳熱的方式，將未利用的熱量從放熱區傳遞給海水。本發明采用了高效熱管技術，在保證結構緊湊，安全可靠的同時，提高了能量傳輸與冷卻的效率，提高了熱電器件的轉換功率。本發明提出的非能動余熱排出系統極大地提高了水下無人潛航器的安全性和穩定性。其次將熱管技術運用在余熱排出系統中，保證了系統的非能動性，結構全程封閉，安全穩定，無雜質進入，無污染，耐腐蝕。本發明提出的系統設備可靠，自動化程度高，易于安裝維護，可有效減小無人水下設備的尺寸，降低投資。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種耦合熱管技術的非能動余熱排出系統，由基座1、燃料棒2、第一級熱管3、基體4、TEG溫差發電裝置5、第二級熱管6、肋片7、內外殼體間的海水8、潛航器外部的海水9、內殼體10和外殼體11組成；其中基座1、燃料棒2、第一級熱管3、基體4、溫差發電裝置5、第二級熱管6的吸熱區位于內殼體10內，第二級熱管6的放熱區和肋片7位于內殼體10和外殼體11之間；

所述基座1位于堆芯內，起支撐固定的作用，燃料棒2分布在基座1中，核反應在燃料棒2處產生大量的熱量，第一級熱管3插入基座1中，與燃料棒2錯列布置，第一級熱管3的吸熱區吸收燃料棒2產生的熱量，并傳遞到第一級熱管3的放熱區；第一級熱管3的放熱區插入基體4中，基體4上布置了整齊排布的溫差發電裝置5，溫差發電裝置5與基體4相接觸的一端為溫差發電裝置5的熱端，溫差發電裝置5的熱端吸收從第一級熱管3的放熱區傳遞過來的熱量，溫差發電裝置5的冷端與第二級熱管6的吸熱區相接觸，第二級熱管6帶走溫差發電裝置5未利用的余熱，維持溫差發電裝置5的冷端溫度，溫差發電裝置5利用冷熱端的溫度差，產生電能，為水下靜默式潛航器提供運行的能量；第二級熱管6的放熱區穿過內外殼體間的肋片7置于內外殼體間的海水8中，增加了散熱面積，提高了散熱效率，通過對流換熱的方式將余熱傳遞給內外殼體間的海水8，并最終釋放給潛航器外部的海水9。

內外殼體間的海水8、潛航器外部的海水9彼此獨立，堆芯區域、溫差發電區域、余熱排出區域彼此獨立，之間通過熱管傳遞熱量，而各個工作區域并不直接接觸，提高了系統的安全性和穩定性。