中物院核脉冲电源三维动画制作

龙腾影视 73 三维动画制作

  利用脉冲核反应堆结合磁流体发电机实现裂变能快速转化为电能并直接输出高功率脉冲电流给目标装备,提高储能密度,减小高功率脉冲电源的体积和重量;储备充足能量,能持续输出电脉冲,延长维护周期和使用寿命;构建独立系统,不需要大功率发电机或电池组提供初级能源;提高运行可靠性,基于可实现技术确保器件损坏概率低;具备随时可用的能力,启动后迅速达到额定电输出状态;循环使用气体工质,不对地面人员和环境造成放射性损害。

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  为达到上述目的,本发明采用的技术方案是:一种核脉冲电源,包括基于薄膜型燃料的脉冲核反应堆、气体工质电离喷射系统、脉冲磁流体发电机、工质循环及余热排放系统、和屏蔽运载控制装置;所述脉冲核反应堆通过气体工质电离喷射系统连接至脉冲磁流体发电机,所述工质循环及余热排放系统连接脉冲核反应堆和脉冲磁流体发电机与外部构成循环结构;

  1、所述脉冲核反应堆,在启动后形成毫秒至秒量级时间宽度的核功率脉冲,释放千兆焦耳以上的裂变能;所述脉冲核反应堆包括水箱和置于水箱内的多个堆芯模块,所述磁流体发电机包括多个发电通道;每个堆芯模块的工质出口端均通过自身的气体工质电离喷射系统与磁流体发电机中单独的发电通道相连接。能够在短暂的时间内爆发出高脉冲电能。所述堆芯模块包括多个燃料元件组成,所述燃料元件包括充装有冷却水并连通水箱的盲孔,所述燃料元件之间构成气体工质的堆芯内加热电离通道。

  2、所述气体工质电离喷射系统,接收脉冲核反应堆输出的裂变能,依靠铯电离种子的作用使气体工质达到高电导率的高温等离子体状态,通过喷管将工质气体加速后进入脉冲磁流体发电机切割磁力线发电;所述气体工质电离喷射系统包括铯电离种子注入部件、堆芯内加热电离通道和喷管;通过铯电离种子注入部件向由堆芯内的加热电离通道喷出的工质气体中充入铯电离种子,依靠铯电离种子的作用使气体工质达到高电导率的高温等离子体状态;并通过喷管加速工质气体后进入脉冲磁流体发电机切割磁力线发电;所述喷管为拉瓦尔喷管。提高气体工质的电子数密度,从而提高等离子体的电导率;能够保证磁流体发电机的发电效率。

  3、所述脉冲磁流体发电机,将工质气体的动能和内能转化为电能输出;脉冲电磁体在外部电流激励下产生瞬时强磁场,等离子体状态的工质气体在发电通道中快速流动,切割磁力线并通过法拉第效应在垂直于运动方向和磁场的方向上产生感应电动势,在此方向的正负电极上连接外负载形成电流回路,输出能量达百兆焦量级的电脉冲;所述脉冲磁流体发电机包括柱形壳体和至少一个发电通道组件,所述发电通道组件轴向均匀分布在所述柱形壳体内,每个所述发电通道组件与每个脉冲核反应堆的核燃料组件的输出端相连接;所述发电通道组件包括柱体内芯和磁体线圈,所述磁体线圈套于柱体内芯外围;能够配合核反应堆输出高功率脉冲电流给负载,能够实现发电电源的体积小、重量轻、启动快、可持续输出、寿命长和保障需求低。

  4、所述工质循环及余热排放系统,通过非能动的方式将喷射的工质气体再循环注入到脉冲核反应堆内部,同时将没有转化为电能的热量以非能动的方式散发到环境中,将系统的状态恢复到脉冲爆发之前的条件,为下一发脉冲的爆发做准备;核脉冲电源要持续运行,必须将燃料元件和工质气体中存留的这些热量散发到环境中,并将工质气体循环输送回到脉冲核反应堆内,以使系统恢复到脉冲爆发前的预备状态;

  5、所述工质循环及余热排放系统包括气体收集罐、气体循环管路、热交换器、冷却水排放管路、散热片和冷却水循环管路;热交换器可采用气-水热交换器、散热片采用水散热片;所述气体收集罐,设置在磁流体发电机后端,收集发电后的工质气体;所述气体收集罐连接至热交换器散热侧,所述热交换器散热侧出口通过气体循环管路连接至水箱;所述水箱通过冷却水排放管路连接至热交换器吸热侧,所述热交换器吸热侧出口通过冷却水循环管路连接至散热片;同时,所述散热片设置在水箱顶部,散热片通过冷却水循环管路回流进入水箱。

  工质循环及余热排放系统主要通过非能动的方式将喷射的工质气体再循环注入到脉冲核反应堆内部,同时将没有转化为电能的热量以非能动的方式散发到环境中,将系统的状态基本恢复到脉冲爆发之前的条件,为下一发脉冲的爆发做准备。

  6、所述屏蔽运载控制装置,用于运载核脉冲电源,并屏蔽核脉冲电源。所述屏蔽运载控制装置包括车厢、驾驶控制室和屏蔽机构,所述核脉冲电源放置在车厢内,在所述屏蔽机构设置在车厢和驾驶控制室之间;所述屏蔽机构包括水箱和吸收层,在所述车厢对于驾驶控制室的连接侧设置所述水箱,在所述驾驶控制室的后侧设置所述吸收层。为核脉冲电源提供了运载工具、屏蔽体结构和电气控制单元,保证核脉冲电源可移动的、安全地、可靠地运行并输出目标功率。

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