熱管空間核反應堆電源的研究進展

王 傲 申鳳陽 胡 古 郭 鍵 安偉健

（中國原子能科學研究院 反應堆工程技術研究部 北京 102413）

在過去的幾十年里，對太陽系的探索給各個國家的科學和工程領域帶來了巨大的收獲。隨著人類不斷對宇宙太空的深入探索，對于提供能量的電源的要求也在逐步提高，傳統的化學電源、太陽能電源等方案由于使用壽命短、依賴陽光等缺點，無法滿足長距離的深空探測。核反應堆電源由于具有工作壽期長、無需光照和氧化劑等優點，是實現深空探測的首選方案之一。

從20世紀50年代起，美、俄設計了多種核反應堆電源方案［1］，例如俄羅斯的ROMASHK、BUK、TOPAZ 和 TOPAZ-2［2］；美國的核輔助動力 系 統（Systems for Nuclear Auxiliary Power-10A，SNAP-10A）和Kilopower等。其中，美國目前正在研究的新型Kilopower具備非能動性、壽期長（連續運行壽命可達15 a）、可靠性高等優勢，其采用的熱管堆成為了目前空間核反應堆領域的研究重點。通過對熱管堆的研究，對于進一步研究和優化未來空間核動力電源具有深刻的意義。本文通過介紹幾種典型的熱管堆應用，來進一步了解熱管研究堆的發展和研究方向。

1 熱管的工作原理和優點

熱管是1963年美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室（Los Alamos National Laboratory，LANL）的 Grover發明的一種傳熱元件［3］，其主要通過管內工質的相變，利用汽化和冷凝的高潛熱和毛細抽吸現象，無需外界動力便可以進行傳熱。在熱管中，工作流體保持在芯與壁之間的間隙內，在中心區域留下一個空隙。熱管沿軸向由三個不同的區域組成：蒸發區、絕熱區和冷凝區。當蒸發區被加熱……