⁹⁰Sr同位素温差电源结构设计与性能分析

来源：核动力工程杂志2023年第3期北京时间：

作者：杜广瀚, 李玉鹏, 李根, 郭锐, 刘桂秀, 王进仕

单位：1.西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室，西安，710049；2.华南理工大学电力学院，广州，510641；3.中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室，成都，610213；

摘要：本研究设计了⁹⁰Sr同位素温差电源物理模型，主要包括热源、热电转换模块以及散热模块。在此基础上利用COMSOL软件对同位素电源进行有限元分析，得到了同位素电源的温度分布、电压以及功率输出特性。同时研究了热源功率衰减下的同位素电源输出特性，最后对热电材料的高度和横截面积进行了敏感性分析。研究结果表明，同位素电源最大输出功率为63.6 W，热电转换效率为7.6%，在15 a内电源最大输出功率由63.6 W衰减至24.4 W。敏感性分析发现电源内阻和最大输出功率随热电材料高度的增大而增大，随横截面积的减小而增大，研究结果对同位素电源在太空、深海等恶劣环境中的应用具有重要意义。

关键词：同位素电源, 热电转换, 输出功率, 热电转换效率, 敏感性分析

基金资助：国家重点研发计划（2019YFB1900704）