[发明专利]单管Na-AMTEC实验装置及实验方法

说明书

本发明目的是针对AMTEC的研究需求，提供一种单管Na‑AMTEC实验装置及实验方法。该装置包括实验段、注钠/储钠系统、真空系统、氩气源和数据采集系统；实验段包括实验箱、注钠管、中间隔板和BASE管，中间隔板位于BASE管上端和实验箱侧壁之间，将实验箱内腔分为高压腔和低压腔；BASE管内设有加热棒；注钠管设在实验箱上，出口伸入BASE管内；注钠/储钠系统包括1#储钠罐、2#储钠罐、净化冷阱和定量管，1#储钠罐与净化冷阱入口连通，净化冷阱出口与定量管入口连通，定量管出口与2#储钠罐、注钠管入口连通；真空系统与低压腔、高压腔连通；氩气源与高压腔、2#储钠罐、定量管入口、1#储钠罐连通；数据采集系统测量BASE管内液钠、BASE管温度及电流和电压信号。

技术领域

本发明涉及热电转换研究领域，具体涉及一种单管Na-AMTEC实验装置及实验方法。

背景技术

碱金属热电转换(AMTEC)作为一种静态热电转换方式，其具有热电转换效率高、设备结构简单紧凑、无污染、无振动、可适应不同热源等特点，十分适合空间核反应堆的热电转换。

目前，AMTEC还处于前期研究阶段，其(BASE)材料和电极材料随运行时间的电退化效应、AMTEC的高效热电转换效率和长寿期等技术问题仍然没有得到很好的解决。因此，AMTEC系统的BASE管研制、电极材料的选择、高效热电转换效率、工作寿命等若干关键技术仍是研究的重点。

综上所述，为了全面掌握AMTEC热电转换装置的综合性能，了解转换装置各分系统之间的相互作用，实现空间反应堆电源用AMTEC热电转换装置的实用化应用，需要设计一种试验装置，用于AMTEC综合实验研究。

发明内容

本发明目的是针对AMTEC的研究需求，提供了一种单管Na-AMTEC实验装置及实验方法。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种单管Na-AMTEC实验装置，其特殊之处在于：包括实验段、注钠/储钠系统、真空系统、氩气源和数据采集系统；

所述实验段包括实验箱、注钠管、第一加热装置以及设置在实验箱内的中间隔板和BASE管，中间隔板位于BASE管上端和实验箱侧壁之间，将实验箱内腔分为上下两个腔室，分别为位于中间隔板上侧且与BASE管内腔连通的高压腔、位于中间隔板下侧的低压腔；

所述BASE管内设置有加热棒，BASE管的外表面设有电极；

所述实验箱上设有与高压腔连通的压力表V110；

所述注钠管的入口设置在实验箱上，出口伸入高压腔并位于BASE管的内腔上部，第一加热装置用于注钠管预热，保证液钠流通；

所述低压腔内设有第二加热装置、热屏蔽层，且第二加热装置和热屏蔽层内向外依次设置在BASE管外侧；

所述注钠/储钠系统包括1#储钠罐、2#储钠罐、净化冷阱和定量管，1#储钠罐的底部通过1#钠阀与净化冷阱的入口连通，净化冷阱的出口通过3#钠阀与定量管的入口连通，定量管的出口通过5#钠阀与2#储钠罐连通，以及通过4#钠阀与注钠管的入口连通；

所述1#储钠罐和2#储钠罐内均安装有液位探针，用于给出液位信号，以及外壁均设有第三加热装置，用于预热金属钠，保证充钠时金属钠为液态；

所述1#储钠罐和2#储钠罐上分别设置有压力表V104和压力表V105；

所述净化冷阱为不锈钢容器，其内部填充有不锈钢丝网，外壁设有第四加热装置；

所述真空系统通过4#气阀与低压腔连通，以及通过9#气阀与高压腔连通；

所述氩气源通过1#气阀后分为三路，第一路通过8#气阀与高压腔连通，以及通过6#气阀与2#储钠罐连通，第二路通过2#钠阀与定量管的入口连通，第三路通过2#气阀与1#储钠罐连通；