核能利用中的静态能量转换技术.pdf

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1、第33卷第8期2011年8月舰船科学技术SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYV01．33，No．8Aug．，2011核能利用中的静态能量转换技术王心亮，段宗武，陈虹(武汉第二船舶设计研究所，湖北武汉430000)摘要：静态能量转换是没有旋转部件的能量转换技术，因其所具有的运行维护少、振动噪声低、系统密封性能好等优点而在核能应用领域一直受到关注。已应用的是热电偶和热离子技术，但转换效率太低。目前出现了多种高效率的静态能量转换技术，包括热光伏、碱金属热电转换、热声转换和磁流体发电等，本文对这些未来的静态能量转换技术的原理和研究状况进行了介绍，并对未来实用化的可

2、能进行了评估。关键词：静态能量转换；热光伏；碱金属热电转换；热声发电；磁流体中图分类号：TL99文献标识码：A文章编号：1672—7649(2011)08—0140—05DOl：10．3404／j．issn．1672—7649．2011．08．032ProspectsofstaticenergyconversiontechnologyfornuclearpowerapplicationWANGXin·liang，DUANZong—WR，CHENHong(WuhanSecondShipDesignandResearchInstitute，Wuhan430000，Chin

3、a)Abstract：Staticenergyconversionisatechnologywithoutmovingmechanicalpartstoconvertheatintoelectricity．Thestaticenergyconversiontechnologyispaidmuchattentioninnueleatpowerapplicationfieldforitslittlemaintenance，lowvibration，eximioussealabilityandSOon．Todaythermoelectricandthermionicconv

4、ertershasbeenused，buttheefficienciesofenergyconversionaretoolow．Inordertomaketheefficienciescompetitivewithdynamicsystemmanynewtechnologiesarestudied，involvedthermophtovoltaic，alkalimetalthermoelectricconversion，thermoacousticpowerconversionandmagnetohydrodynamicsconversion．Inthispapert

5、heprinciplesandstatusofthesefuturethchnologiesareintroduced．andthefeasibilityforapplicationofeachtechnologyisevaluated．Keywords：staticenergyconversion；TPV；AMTEC；thermoacousticconverter；MHD0引言开发可靠的、能量充沛、具有较高安全性的动力装置是人们一直以来不懈追求的目标。动力装置一般由能量源、能量传输、能量转换和余热冷却等几部分组成。由能量源提供源源不断的热量，由液态或气态流体工质将热

6、量带出，通过能量转换装置将热能转变为电能或机械能，做功冷却的工质被冷却后再输送回能量源，从而形成封闭的热力循环。其中能量转换方式分为动态和静态两类。在静态能量转换装置中没有可移动的机械部件，而动态能量转换装置利用热机工作原理通过涡轮机械(布雷顿循环或朗肯循环)或往复式机械(斯特林循环)驱动发电机实现热能到电能的转换。虽然从热效率角度来看，相较于动态能量转换方式静态能量转换方式不具有明显优势，然而由于静态能量转换方式所具有的运行维护少、振动噪声低、系统密封性能好等优点使其在核能应用领域一直受到关注。此外，静态能量转换方式还具有尺寸小、重量轻、固有模块化和负载跟随特性好等

7、诸多优点，使得在现有的太空核动力装置中几乎都采用了静态能量转换方式。当前已经应用的热电直接转换方式主要是利用塞贝克(Seeback)效应的温差发电及利用热离子发射收稿日期：2011—06—23作者简介：王心亮(1979一)，男，高级工程师，主要研究方向为动力工程。第8期王心亮，等：核能利用中的静态能量转换技术·141·原理的热离子转换。2种热电直接转换方式的能量转换效率一般都低于10％，远远低于动态能量转换方式。此外，采用放射性同位素的温差发电系统所需要的放射性同位素燃料稀缺且价格昂贵，而热离子转换系统所要求的高温度也对材料的耐热性提出了更高的要求。