TOPAZ-Ⅱ空间电源系统辐射器改进研究

针对前苏联 TOPAZ-Ⅱ反应堆系统所采用回路式辐射器存在单点失效的问题，采用热管式辐射器对其进行改进以提高系统安全性。根据系统废热排出的要求及冷却剂工作温度，选取高温钾热管，对结构材料及相关参数进行了设计，同时设计了辐射器的结构、热管的布置方式及铜翅片的参数。热管中心蒸汽区通过一维流动方程进行了求解，采用有限元方法分析了热管管壁与吸液芯结构的导热，采用有限差分法对翅片的辐射导热进行了计算。对热管与翅片组成的辐射单元与集流环进行了耦合计算，得出了辐射器设计工况下的稳态结果，对其进行了分析并与回路式辐射器进行了相应比较。计算结果表明，所设计热管式辐射器满足 TOPAZ-Ⅱ正常运行情况下的废热排出要求，并具有较多裕度，同时热管式辐射器的安全性与等温性也优于回路式辐射器。