再入过程中的同位素热源可靠性评估

本文综合考虑微观组织不均匀性等材料的内在分散性,以及载荷历程、工作环境等外在分散性的影响,针对放射性同位素热源（RHU）产品结构特点,选用基于随机有限元法的应力-强度干涉模型,采用解析法与蒙特卡罗法相结合的方式,在有限的试验规模下,定量评价了某型RHU在再入过程中经历一系列环境载荷后的可靠性水平。 利用本文所述方法计算得到：该型RHU在95%置信度下的可靠度置信下限为0.999 989,达到了一般探测器零部件级产品的可靠性评估精度要求,这表明本文所述方法实用、可靠,在RHU的可靠性评估、指导RHU的可靠性设计、降低评估成本方面具有很高的实用价值。     

Si80Ge20P3合金的制备及其热电性能

采用熔炼和热压烧结制备了合金Si80Ge20P3,Si和Ge中添加P实现N型掺杂,熔炼实现Si和Ge合金化,热压烧结使合金Si80 Ge20 P3成型.对合金Si80 Ge20 P3进行XRD,SEM及EDS表征并进行电导率、Seebeck系数、热导率等热电参数测试.结果表明,制备的Si80 Ge20 P3结构致密、硅锗分布均匀,合金化完全,实现了杂质P的有效掺杂.Si80 Ge20 P3具有较佳的热电性能,热导率κ随温度升高而降低,在800℃时为2.6 W/(m·K),其功率因子PF和热电优值ZT随温度升高而增加,在800℃时Z T值达到1.06.     

基于SKD-HH分段级联器件与GPHS的RTG输出性能计算

Pu-238放射性同位素温差发电器(RTG)在深空探测中具有广泛应用。基于先进热电材料CoSb3填充方钴矿和半赫斯勒材料,设计了六π对构型分段级联器件。在此基础上,结合通用模块化热源GPHS,设计了一种面向深空应用的80 W级RTG,采用有限元软件Ansys计算了其在深空环境温度下的电性能输出和温度分布。该RTG最大输出功率80.3 W,转换效率8.36%,设计转换效率达到了美国eMMRTG的水平。     

同位素热源高速撞击数值模拟研究

在发射和再入事故中可能发生的碰撞和冲击是放射性同位素热源（RHU）空间应用核安全的重点研究内容,本研究针对RHU意外再入后高速撞击地面的事故工况,基于RHU设计结构以及材料特性,建立了高速撞击动态本构模型,对再入返回后以不同速度、不同撞击角度撞击地面过程进行了数值模拟。采用独立变量法分析了速度和角度对撞击后RHU金属包壳变形及破坏效应的影响。通过高速撞击试验验证了数值模型的可靠性,结果显示,金属包壳高度变形量ΔH_max和直径变形量ΔD_max的试验结果与仿真计算结果的相对误差均小于10%,在工程仿真计算可接受误差范围内,这表明该高速撞击模拟研究在RHU安全性能评价、指导RHU设计、降低试验成本和强度等方面具有很高的实用价值。     

放射源跌落冲击响应谱仿真与分析

采用冲击响应谱改进的递归数字滤波法,基于有限元模拟仿真,对密封放射源跌落冲击响应谱(SPS)进行研究。分析放射源包壳不同测点位置、跌落姿态以及跌落高度的最大加速度冲击响应谱特点及规律。结果表明,跌落冲击响应谱能够确定放射源结构在跌落冲击中存在的共振响应,准确计算共振产生放大效应的损伤势,可为放射源结构的抗冲击设计及优化提供依据。     

陆地用60W级241AmO2放射性同位素温差发电器的输出电性能计算及安全性分析

放射性同位素温差发电器(radioisotope thermoelectric generator, RTG)具有寿命长、环境适应性强等优点，可广泛应用于海、陆、空中的复杂场景。其中，为陆地设备供电是RTG的一个重要工程应用领域。²⁴¹AmO₂由于具有半衰期长，获取渠道广泛，剂量率低等优点，可作为陆地用RTG能源供给的来源之一。本研究设计一款60 W级²⁴¹AmO₂驱动放射性同位素温差发电器，并基于ANSYS有限元分析软件，计算其在陆地中不同环境温度下应用时的电性能和安全性。计算结果显示，环境温度影响²⁴¹AmO₂-RTG的最大输出功率和温度分布，当环境温度为-60～50℃时，其最大输出功率最低为66.0 W,最高可达75.7 W,源芯最高温度为789℃,热电模块热端最高温度为717℃。输出电性能和源芯温度满足设计指标及安全需求。     

一步热压法制备N型Si80Ge20及其热电性能

采用一步热压法制备了N型Si80Ge20Px(x=0.2、1.0、2.0),通过改变P掺杂优化载流子浓度,对样品进行物相分析与微观结构分析,测试并比较了样品在30～800℃下的热电参数.结果表明:一步热压法可实现硅锗固相反应合金化,制备的Si80 Ge20结构致密、组分均匀;随着P掺杂增加,Si80Ge20Px的电导率...