本发明涉及核反应堆电源系统，具体涉及一种锂冷空间反应堆电源系统的辅助解冻回路系统及其解冻方法。
背景技术：
1、碱金属锂因其相较于其他碱金属如钠、钾等，其蒸汽压低，比热容高，密度相对较低，将其用作锂冷空间反应堆电源的冷却工质，使锂冷空间反应堆电源具有较好的固有安全特性、模块化的设计理念等，在深空探测与空间电源、星球表面能源供应、核电池等方面具有潜在的适用性与应用价值。
2、碱金属锂具有较高的熔点，其熔点为454k，在常温下为固态。当锂冷反应堆用作空间核电源时，在复杂空间环境下，核电源处于太空4k环境中，同时受到太阳辐射、地球红外辐射和地球反照的作用，核源的温度环境低于碱金属的熔点。所以，锂冷空间反应堆电源从地面发射到正常在轨飞行时，锂工质都为固态。在轨期间，为保证锂冷空间反应堆电源系统能正常启动运行，需要在启动前对其进行工质解冻，使碱金属锂熔化，在回路中流动并形成循环回路，能正常带走堆芯产生的热量。
3、为了将碱金属锂工质从固态加热到熔化为液态，这需要反应堆电源的载体为其提供巨大的能量供应供其解冻，这在工程实践中是无法满足的。
技术实现思路
1、为了解决锂冷空间反应堆存在的需要解冻问题，本发明的目的在于提供一种锂冷空间反应堆电源系统的辅助解冻回路系统及其解冻方法，利用锂冷空间反应堆电源自身的核加热，借助辅助回路系统对整个系统进行解冻，这为锂冷空间反应堆工程实际建造运行提供思路。
2、为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
3、一种锂冷空间反应堆电源系统的辅助解冻回路系统，其中锂冷空间反应堆电源系统由一回路系统和二回路系统组成，一回路系统依次由反应堆堆芯1、气液分离器2、能量转换单元4热端和一回路主电磁泵3通过一回路管道5连接组成；二回路系统依次由能量转换单元4冷端、二回路电磁泵6和热管式辐射器7通过二回路管道8连接组成；锂冷空间反应堆电源系统依靠辅助回路系统对其进行解冻，辅助回路系统由辅助管道9以及设置在辅助管道9上的辅助电磁泵10和辅助能量转换单元11组成；辅助管道9从反应堆堆芯1出来之后，紧贴在一回路管道5和二回路管道8的外壁，用于加热冷却剂管道，使管道内的锂工质熔化；辅助回路系统在反应堆停堆后，可带出反应堆堆芯1的衰变热，作为堆芯的余热排出手段；辅助回路系统的辅助电磁泵10和辅助能量转换单元11，在解冻过程中或停堆后可分别提供工质循环和发电的功能；解冻所需的能量来自于锂冷空间反应堆电源系统自身的核加热功率。
4、所述辅助回路系统的冷却剂为钠钾合金，其熔点(260k)低，在反应堆启动后立即起作用。
5、所述二回路系统的冷却剂为锂或钠钾合金或水或硅油。
6、所述能量转换单元4为温差发电单元或斯特林电机或布雷顿循环或朗肯循环，当要求输出电功率较小，可靠性较高，没有转动部件时，选用温差发电单元；当要求输出电功率较大，选用更有效的动态功率转换，如斯特林电机，布雷顿循环或朗肯循环。
7、所述辅助能量转换单元11为温差发电单元，辅助回路系统带出的堆芯热量较小，采用为静态能量转换方式的温差发电单元；产生的电能可用于锂冷空间反应堆电源系统的其他用电单元。
8、所述辅助管道9、一回路管道5、二回路管道8均为圆管，辅助管道9紧贴在一回路管道5和二回路管道8的外壁，为加强管道外壁间的传热能力，在管道外壁贴合处用高导热率的热界面材料12焊接，在整个贴合管道的外侧由多层绝缘材料13包覆，多层绝缘材料13具有高的热阻和低的表面发射率，起到保温隔热的作用。
9、所述辅助回路系统的数量与一回路系统的数量一致，具有冗余设计，当其中一个辅助回路系统失效时，不会影响整个解冻过程。
10、所述的一种锂冷空间反应堆电源系统的辅助解冻回路系统的解冻方法为，解冻开始时，通过控制反应堆堆芯1反应性，使反应堆堆芯在低功率水平下运行；产生的热量由辅助回路系统带出反应堆堆芯，沿着辅助管道9加热一回路系统和二回路系统的各个部件，使各部件中的锂工质熔化，待一回路系统和二回路系统完全解冻后，锂工质开始流动并形成循环，解冻过程结束，电源系统正常运行。
11、有益效果：
12、本发明带来以下有益效果：
13、1)本发明系统和方法可借助辅助回路系统对反应堆电源系统进行解冻，解冻所需的能量来自于反应堆电源自身的核加热功率，无需反应堆电源系统的搭载载体提供额外的能量供应，节省了巨大的能耗需求。
14、2)本发明中的辅助回路系统除了可以对反应堆启动前进行解冻之外，还可以作为反应堆堆芯的余热排出手段，当反应堆电源系统因发生故障或正常停堆时，辅助回路系统依靠其特性还可以继续将堆芯产生的衰变热导出，保证堆芯不会过热而熔化，该发明为反应堆电源系统提供重要的安全保障。
15、3)本发明中辅助回路系统的冷却采取钠钾合金，其熔点低，在复杂的太空环境中可处于解冻状态，无需对其进行额外的解冻过程，该方法很好的利用了不同碱金属之间的特性差异，得到优化的工质搭配。
1.一种锂冷空间反应堆电源系统的辅助解冻回路系统，其特征在于：锂冷空间反应堆电源系统由一回路系统和二回路系统组成，一回路系统依次由反应堆堆芯(1)、气液分离器(2)、能量转换单元(4)热端和一回路主电磁泵(3)通过一回路管道(5)连接组成；二回路系统依次由能量转换单元(4)冷端、二回路电磁泵(6)和热管式辐射器(7)通过二回路管道(8)连接组成；锂冷空间反应堆电源系统依靠辅助回路系统对其进行解冻，辅助回路系统由辅助管道(9)以及设置在辅助管道(9)上的辅助电磁泵(10)和辅助能量转换单元(11)组成；辅助管道(9)从反应堆堆芯(1)出来之后，紧贴在一回路管道(5)和二回路管道(8)的外壁，用于加热冷却剂管道，使管道内的锂工质熔化；辅助回路系统在反应堆停堆后，带出反应堆堆芯(1)的衰变热，作为堆芯的余热排出手段；辅助回路系统的辅助电磁泵(10)和辅助能量转换单元(11)，在解冻过程中或停堆后分别提供工质循环和发电的功能；解冻所需的能量来自于锂冷空间反应堆电源系统自身的核加热功率。
2.根据权利要求1所述的一种锂冷空间反应堆电源系统的辅助解冻回路系统，其特征在于：所述辅助回路系统的冷却剂为钠钾合金，其熔点低，在反应堆启动后立即起作用。
3.根据权利要求1所述的一种锂冷空间反应堆电源系统的辅助解冻回路系统，其特征在于：所述二回路系统的冷却剂为锂或钠钾合金或水或硅油。
4.根据权利要求1所述的一种锂冷空间反应堆电源系统的辅助解冻回路系统，其特征在于：所述能量转换单元(4)为温差发电单元或斯特林电机或布雷顿循环或朗肯循环，当要求输出电功率较小，可靠性较高，没有转动部件时，选用温差发电单元；当要求输出电功率较大，选用更有效的动态功率转换，选用斯特林电机，布雷顿循环或朗肯循环。
5.根据权利要求1所述的一种锂冷空间反应堆电源系统的辅助解冻回路系统及其解冻方法，其特征在于：所述辅助能量转换单元(11)为温差发电单元，辅助回路系统带出的堆芯热量小，采用为静态能量转换方式的温差发电单元；产生的电能用于锂冷空间反应堆电源系统的其他用电单元。
6.根据权利要求1所述的一种锂冷空间反应堆电源系统的辅助解冻回路系统，其特征在于：所述辅助管道(9)、一回路管道(5)和二回路管道(8)均为圆管，辅助管道(9)紧贴在一回路管道(5)和二回路管道(8)的外壁，为加强管道外壁间的传热能力，在管道外壁贴合处用高导热率的热界面材料(12)焊接，在整个贴合管道的外侧由多层绝缘材料(13)包覆，多层绝缘材料(13)具有高的热阻和低的表面发射率，起到保温隔热的作用。
7.根据权利要求1所述的一种锂冷空间反应堆电源系统的辅助解冻回路系统，其特征在于：所述辅助回路系统的数量与一回路系统的数量一致，具有冗余设计，当其中一个辅助回路系统失效时，不会影响整个解冻过程。
8.权利要求1至7任一项所述的一种锂冷空间反应堆电源系统的辅助解冻回路系统的解冻方法，其特征在于：所述解冻方法为，解冻开始时，通过控制反应堆堆芯(1)反应性，使反应堆堆芯在低功率水平下运行；产生的热量由辅助回路系统带出反应堆堆芯，沿着辅助管道(9)加热一回路系统和二回路系统的各个部件，使各部件中的锂工质熔化，待一回路系统和二回路系统完全解冻后，锂工质开始流动并形成循环，解冻过程结束，电源系统正常运行。
