一种同位素电源的结构分析方法及同位素电源与流程

本申请涉及热电电源，尤其涉及一种同位素电源的结构分析方法及同位素电源。

背景技术：

1、同位素电源是基于热电材料的塞贝克效应，将同位素的衰变热转换为电能的一类热电源，包括放射性同位素源芯、热电转换系统以及支撑系统等。同位素源芯通常采用238pu、90sr等半衰期较长的同位素，使得同位素电源具有寿命长、可靠性高等优点，满足长期作业的需要，因此在太空、深海和极地等探测环境中有着广泛的应用前景。

2、相关技术中，由于同位素电源服役环境的极端性和同位素的放射性，同位素电源的力学安全性考核显得尤为重要。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请期望提供一种同位素电源的结构分析方法及同位素电源，能够用于考核同位素电源的力学安全性。

2、本申请实施例第一方面提供一种同位素电源的结构分析方法，包括：

3、建立同位素电源的有限元模型；

4、对所述有限元模型施加约束和载荷，以获取响应特征；

5、确定所述响应特征是否满足预设条件。

6、一些实施例中，建立同位素电源的有限元模型，包括：

7、简化所述同位素电源的同位素源芯；和/或，

8、简化所述同位素电源的紧固件；和/或，

9、简化所述同位素电源的热电转换组件。

10、一些实施例中，建立同位素电源的有限元模型，包括：

11、采用非线性机械求解器对所述有限元模型进行网格划分。

12、一些实施例中，对所述有限元模型施加约束和载荷，以获取响应特征，包括：

13、确定所述有限元模型初始约束条件，对所述有限元模型施加约束。

14、一些实施例中，确定所述有限元模型初始约束条件，对所述有限元模型施加约束，包括：

15、确定所述同位素电源的紧固件的位置和所述紧固件的预紧力。

16、一些实施例中，对所述有限元模型施加约束和载荷，以获取响应特征，包括：

17、根据工况对所述有限元模型施加载荷。

18、一些实施例中，所述工况包括储存工况、运输工况、装载工况和服役工况中的至少一种。

19、一些实施例中，所述载荷包括外压载荷、随机振动载荷、正弦振动载荷、冲击载荷和加速度过载中的至少一种。

20、一些实施例中，所述结构分析方法包括：

21、根据所述响应特征调整所述有限元模型的结构参数，直至所述响应特征满足所述预设条件。

22、本申请实施例第二方面提供一种同位素电源，采用前述任一项所述的结构分析方法，包括：

23、外壳组件，包括外壳体和两个端盖，两个所述端盖分别设置于所述外壳体沿轴向的两端，以共同限定出容纳空间，紧固件穿设于所述外壳体与所述端盖；

24、同位素源芯，设置于所述容纳空间内，所述同位素源芯散发热能；

25、热电转换组件，设置于所述容纳空间内，所述热电转换组件将所述同位素源芯的热能转换为电能。

26、本申请实施例提供的结构分析方法，通过有限元模型获取响应特征包括应力应变分布等，能够模拟实际工况下同位素电源的力学状态，考核同位素电源的力学安全性，一方面，可以预判风险源，减少对同位素电源的反复修改及试验，缩短研发周期，降低制造成本，提高生产效率，另一方面，由于有限元模型模拟同位素电源的整机结构，能够更准确地反应出同位素电源的结构特性。

技术特征：

1.一种同位素电源的结构分析方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的结构分析方法，其特征在于，建立同位素电源的有限元模型，包括：

3.根据权利要求1所述结构分析方法，其特征在于，建立同位素电源的有限元模型，包括：

4.根据权利要求1所述的结构分析方法，其特征在于，对所述有限元模型施加约束和载荷，以获取响应特征，包括：

5.根据权利要求4所述的结构分析方法，其特征在于，确定所述有限元模型初始约束条件，对所述有限元模型施加约束，包括：

6.根据权利要求1所述的结构分析方法，其特征在于，对所述有限元模型施加约束和载荷，以获取响应特征，包括：

7.根据权利要求6所述结构分析方法，其特征在于，所述工况包括储存工况、运输工况、装载工况和服役工况中的至少一种。

8.根据权利要求1所述结构分析方法，其特征在于，所述载荷包括外压载荷、随机振动载荷、正弦振动载荷、冲击载荷和加速度过载中的至少一种。

9.根据权利要求1所述结构分析方法，其特征在于，所述结构分析方法包括：

10.一种同位素电源，采用权利要求1～9任一项所述的结构分析方法，其特征在于，包括：

技术总结
本申请涉及热电电源技术领域，提供一种同位素电源的结构分析方法及同位素电源，结构分析方法包括建立同位素电源的有限元模型；对有限元模型施加约束和载荷，以获取响应特征；确定所述参数是否满足预设条件。本申请实施例的结构分析方法，通过有限元模型获取响应特征包括应力应变分布等，能够模拟实际工况下同位素电源的力学状态，考核同位素电源的力学安全性。

技术研发人员：谷嘉琳,武伟名,何虎
受保护的技术使用者：中国原子能科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10