深空探測作為我國航天領(lǐng)域未來的重要任務(wù)之一,需要性能更高的推進(jìn)系統(tǒng)提供動力。核熱推進(jìn)系統(tǒng)具有高比沖、大推力、長運行壽命、可重復(fù)啟動等優(yōu)點,可為未來深空探測任務(wù)提供可靠的動力支撐。經(jīng)過了60多年的發(fā)展,核熱推進(jìn)固態(tài)堆芯燃料元件被研制出了多種類型,如六棱柱石墨基燃料元件、扭曲條帶燃料元件、六棱柱金屬陶瓷燃料元件、球形包覆顆粒燃料元件、MITEE型燃料元件、SLHC型燃料元件、Grooved Ring型燃料元件等。總結(jié)歸納了核熱推進(jìn)固態(tài)堆芯燃料元件的發(fā)展?fàn)顩r,提出了發(fā)展核熱推進(jìn)固態(tài)堆芯燃料元件的關(guān)鍵技術(shù),可為我國核熱推進(jìn)系統(tǒng)燃料元件的研制提供借鑒。 

【文章來源】：宇航總體技術(shù). 2020,4(01)

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

核熱推進(jìn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

圖1 核熱推進(jìn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖Ι sp = 1 g 2γ γ-1 R Μ mole Τ c [ 1-( Ρ e Ρ c ) γ-1 γ ] (1)

國內(nèi)有關(guān)核熱推進(jìn)的研究仍處于概念設(shè)計與方案論證階段,堆芯燃料元件的的研制、測試也剛剛起步。借鑒國內(nèi)球床高溫氣冷堆的研究基礎(chǔ),其TRISO顆粒燃料元件與美國徑流式粒子球床堆芯型核熱推進(jìn)系統(tǒng)的燃料元件形式類似[30],如圖5所示。500 μm左右TRISO顆粒彌散在球形石墨基體中,形成8mm～10mm左右的燃料球元件。為了保證燃料元件在高溫?zé)釟洵h(huán)境下的完整性,燃料球元件表面涂覆一層熱解碳緩沖層和一層ZrC保護(hù)層。王金宇等[31]、張良等[32]對球形包覆顆粒燃料耐高溫?zé)釠_擊性能開展了實驗研究,研究表明,TRISO燃料顆粒能保證2000K以下的結(jié)構(gòu)完整性,2200K時顆粒破損率已高達(dá)70%(破損情況如圖6所示),距離3000K的溫度極限還有相當(dāng)大的差距。張良等[32]還提出溫度超過2000K 時,SiC 平均晶粒尺寸明顯增大,晶界遷移能力增強,顆粒包覆層壓碎強度急劇降低,并建議采用耐熱沖擊更好的碳化鋯材料進(jìn)一步研究測試。圖6 TRISO顆粒高溫?zé)釠_擊前后表面顯微圖像


本文編號：3120932