摘要：空间核反应堆是空间核电源和核推进的研究基础,大功率核反应堆的体积和质量一直是限制航空航天设计的重要因素。针对这一问题,本文对MW级空间核反应堆系统热管式辐射散热器进行建模和分析,建立热管式辐射散热器的热阻模型,利用穷举法和遗传算法在给定工况下探讨裸碳纤维翅片长度Lf和厚度δf、冷却剂质量流量m、辐射散热器入口温度Tf1对散热器质量M的影响。结果表明,当Tf1=800 K、Lf=5 cm、δf=0.16 mm、m=9 kg/s时,M达到最优,为906.593 kg,优化了0.63%的系统质量。

摘要：针对空间核反应堆电源中的热排散系统,新设计出“接触-导热”式热管辐射散热器结构,根据此散热器结构提出了“划分节点-分层耦合”的传热计算模型,计算了其辐射散热特性,并以JIMO(木星冰卫星轨道器)空间探测任务为背景,对散热系统整体进行了性能分析与对比。结论如下:为提升单块辐射板以及系统整体的散热性能,除可通过增加NaK 78入口温度途径外,还可采用增大NaK 78循环流量的方法;对于单块辐射板而言,散热面积固定情况下当NaK 78流量由1 kg/s增加至10 kg/s,辐射板散热量可增大14.14%,而对于系统整体而言,散热量固定工况下当NaK 78流量由1 kg/s增加至10 kg/s,所需辐射板总面积可减小67.73%;为提高系统循环流量,可采用“串-并联”相结合的辐射板连接方式实现;JIMO散热系统采用新型辐射板结构,散热总面积最大可减小59.06%,散热板总质量最大可减小4.24%,新型散热板结构具有一定的高效与轻质性。研究结果对空间堆电源系统热管式辐射散热器设计具有指导意义。