一种车载移动式热管堆堆体稳定装置

本技术属于包括核能在内的能源与机械设备，特别是涉及一种车载移动式热管堆堆体稳定装置。

背景技术：

1、热管冷却式反应堆不同于传统压水堆的一回路采用冷却剂回路的布置方式将堆芯产生的热量导出，它是利用热管将堆芯热量导出至冷端的热电转换系统或者二回路，多余的废热会被排放到作为最终热阱的环境或者大气。堆芯的裂变能会首先被传递至金属热管的热端，热管内部的碱金属工质会在热端发生相变，经过热管的绝热段后，将热量传导至热管冷端，最后再利用热管内壁吸液芯的毛细作用将碱金属工质经过自然循环重新带回金属热管的蒸发段。热管冷却式反应堆利用热管非能动地将热量从堆芯导出，保证反应堆处于异常工况时，可在无人为操作或外部设备干预的情况下，将堆芯余热有效导出堆外。热管冷却式反应堆具有堆芯传热冗余性好、易于启动、不需要其他辅助设备、固有安全性高等良好的固态属性。

2、除此之外，由于热管堆没有流动和相关的辅助回路，反应堆系统被显著简化，系统的反馈机制简单且可以预测，因此，热管堆易于实现负荷跟随且具有较为简单的运行特性；基于模块化的设计理念，热管堆系统易于扩展，并且具有良好的运输特性，可以将热管堆的应用场景设计为车载，以满足偏远地区的供电需求。上述特性使得热管冷却式反应堆有潜力成为陆基机动核电源、深海小型推进器、在深空探测与空间电源、低轨道推进动力、星球表面能源供应、用于出口的密封核热源和高温制氢等的优选堆型。

3、然而，现阶段国内对于车载移动式热管堆的相关研究还处于起步阶段，研究主要针对堆本身性能较多。由于陆地场景复杂，针对路基移动式热管堆在载具移动时，保障反应堆安全稳定运行的外部辅助装置的研究极少。热管堆在载具移动工况中稳态运行时，当前方地势产生起伏波动，车载热管堆会产生一定的倾斜，堆内的热管也会整体产生一定角度的倾斜，此时会削弱热管冷凝和蒸发的能力，削弱热管内部吸液芯的毛细力，增大热管内流体的流动阻力，不利于传热，热管堆的工作效率降低，不利于将堆芯产生的热量快速传递出去，可能会导致堆芯局部过热，影响热管堆稳态运行的安全性、稳定性和经济性。

4、因此，针对上述问题，有必要设计一种移动式热管堆堆体稳定装置，促使热管反应堆在载具移动工况时安全稳定运行，提高车载移动式热管堆的安全性。

技术实现思路

1、本实用新型目的是针对背景技术中存在的问题，提出一种车载移动式热管堆堆体稳定装置，解决当载具移动因路面状态变化发生倾斜时，热管堆堆体始终处于水平状态稳定运行，提高车载移动式热管堆的安全性。

2、本实用新型的技术方案，一种车载移动式热管堆堆体稳定装置，包括堆体支撑平台；堆体安装在堆体支撑平台上，堆体支撑平台固定在载具上，堆体支撑平台底部设置电动升降装置；

3、电动升降装置包括多个电动升降柱和多个异步电机；每个异步电机均与一个电动升降柱连接，驱动电动升降柱上下升降；堆体支撑平台的底部设置供电动升降装置容纳的开槽，电动升降装置的异步电机和电动升降柱固定在载具上，电动升降柱的顶部与堆体支撑平台固定安装；异步电机与电动升降柱为丝杆传动；异步电机的正反转，驱动丝杆转动，使得电动升降柱上升或下降。

4、堆体支撑平台上设置单片机控制器和倾角传感器；倾角传感器与堆体轴向平行布置，倾角传感器实时监测载具运行时的路面起伏状况，将路况实时倾角作为扰动输入单片机控制器，输出一个电信号；单片机控制器输出控制信号控制电动升降柱升降。

5、优选的，倾角传感器包括电子式倾角传感器和机械化倾角传感器；机械化倾角传感器作为备份沿着电子式倾角传感器的准确性。

6、优选的，单片机控制器预先写入控制程序，根据倾角度数确定电动升降柱的动作量。

7、优选的，堆体支撑平台为不锈钢支撑平台，承载重量不低于5吨。

8、优选的，电动升降柱设置四个分别位于堆体支撑平台的四角；电动升降柱动作产生倾角，对载具运行过程中路面的倾角进行补偿。

9、优选的，堆体包括堆芯、热管和热电转换装置；堆芯产生的热能经过热管和热电转换装置转换成电能。

10、优选的，热电转换装置为异步电机提供电能。

11、优选的，热管包括蒸发段、绝热段和冷凝段；液体工质在蒸发段吸收热量蒸发气化形成气体工质，并从绝热段向冷凝段流动；气体工质向热电转换装置放热，并通过吸液芯回流至蒸发段。

12、优选的，载具设置柴油发电机，为异步电机提供电能。

13、与现有技术相比，本实用新型具有如下有益的技术效果：

14、本实用新型当路面产生微小起伏时，反馈系统工作，通过多个异步电机驱动电动升降柱动作，产生倾角，对路面的倾角进行补偿，可避免车载移动式热管堆移动工况中因载具倾斜，而导致热管传热能力变差，避免热管堆堆芯发生局部过热等事故工况。提高了车载移动式热管堆移动工况中堆芯稳态运行的稳定性，提升了车载移动热管堆整体的安全性和经济性。

技术特征：

1.一种车载移动式热管堆堆体稳定装置，包括堆体支撑平台(5)；堆体安装在堆体支撑平台(5)上，堆体支撑平台(5)固定在载具上，其特征在于，堆体支撑平台(5)底部设置电动升降装置；

2.根据权利要求1所述的一种车载移动式热管堆堆体稳定装置，其特征在于，倾角传感器(4)包括电子式倾角传感器和机械化倾角传感器；机械化倾角传感器作为备份验证电子式倾角传感器的准确性。

3.根据权利要求1所述的一种车载移动式热管堆堆体稳定装置，其特征在于，单片机控制器(3)预先写入控制程序，根据倾角度数确定电动升降柱(2)的动作量。

4.根据权利要求1所述的一种车载移动式热管堆堆体稳定装置，其特征在于，堆体支撑平台(5)为不锈钢支撑平台，承载重量不低于5吨。

5.根据权利要求1所述的一种车载移动式热管堆堆体稳定装置，其特征在于，电动升降柱(2)设置四个分别位于堆体支撑平台(5)的四角；电动升降柱(2)动作产生倾角，对载具运行过程中路面的倾角进行补偿。

6.根据权利要求1所述的一种车载移动式热管堆堆体稳定装置，其特征在于，堆体包括堆芯(7)、热管(8)和热电转换装置(9)；堆芯(7)产生的热能经过热管(8)和热电转换装置(9)转换成电能。

7.根据权利要求6所述的一种车载移动式热管堆堆体稳定装置，其特征在于，热电转换装置(9)为异步电机(1)提供电能。

8.根据权利要求6所述的一种车载移动式热管堆堆体稳定装置，其特征在于，热管(8)包括蒸发段(10)、绝热段(12)和冷凝段(15)；液体工质(14)在蒸发段(10)吸收热量蒸发气化形成气体工质(11)，并从绝热段(12)向冷凝段(15)流动；气体工质(11)向热电转换装置(9)放热，并通过吸液芯(13)回流至蒸发段(10)。

9.根据权利要求1所述的一种车载移动式热管堆堆体稳定装置，其特征在于，载具设置柴油发电机，为异步电机(1)提供电能。

技术总结
本技术涉及车载稳定装置技术领域，特别是涉及一种车载移动式热管堆堆体稳定装置；堆体安装在堆体支撑平台上，堆体支撑平台固定在载具上，堆体支撑平台底部设置电动升降装置；电动升降装置包括多个电动升降柱和多个异步电机；每个异步电机均与一个电动升降柱连接；堆体支撑平台上设置单片机控制器和倾角传感器；倾角传感器与堆体轴向平行布置，倾角传感器实时监测载具运行时的路面起伏状况，将路况实时倾角作为扰动输入单片机控制器，输出一个电信号；单片机控制器输出控制信号控制电动升降柱升降。本技术的反馈控制使得热管堆的倾斜角度在0‑5度范围内，且能够快速恢复水平，提高了车载移动式热管堆移动工况的安全性和可靠性。

技术研发人员：周涛,刘鹏,张豪磊,姚垚
受保护的技术使用者：东南大学
技术研发日：20230411
技术公布日：2024/1/13