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只有废纸篓大小的微型核电站要上太空,可为太空基地提供电能

2018-03-01 09:25:21      参与评论()人

据国外媒体近日报道,美国宇航局和美国能源部合作开发出一种只有废纸篓大小的核反应堆,并称其为“Kilopower”,也就是千瓦级太空反应堆。它能在太空环境中运行,为太空基地提供电能。

“美国最近测试的这种千瓦级太空反应堆的重要意义在于,美国在反应堆的小微型化上取得突破性进展,开辟了核能太空探索的新时代。”中国科学院大学教授、高能物理研究所研究员彭光雄告诉科技日报记者,核电源分为核电池和核反应堆,核电池存在钚供应短缺问题和功率限制,因而核反应堆电源就具有特别的重要意义。

这个废纸篓大小的太空核反应堆的新颖之处是什么?发射中蕴含哪些不安全因素呢?

与地面核反应堆原理相同,但冷却方式有别

据悉,Kilopower反应堆具有两种功率设计,一种是1千瓦,另一种是10千瓦。后者每秒钟可以产生一万焦耳的电能,足以支撑两个人进行长时间的火星探险任务。

在太空探索中,拥有可靠电源是至关重要的,而有些科学探索任务,一定需要核能的帮助才能进行。例如,我国的“嫦娥三号”月球探测器,面对最低温度接近零下200摄氏度的月球,就是靠同位素衰变能源度过极其寒冷的漫漫长夜。

彭光雄表示,太空反应堆Kilopower与上述“嫦娥三号”月球探测器使用的核电池不同,它是一个真正意义上的核反应堆。他解释道,核能的剧烈释放可制成核武器威胁人类,核能的受控释放则可以发电造福人类,而实现受控核反应的装置就是反应堆。目前核能有三种主要的释放方式:聚变、裂变和衰变。把衰变能转变为电能的装置是核电池,而核反应堆一般指核裂变反应堆,因为人类尚未掌握受控核聚变技术。地球上建设的核电站,其核心部分就是反应堆。

太空反应堆与地面上的反应堆工作原理相同,都是利用受控链式反应。反应过程是这样的,反应堆中的核燃料在中子轰击下发生自持链式反应,核燃料如铀-235吸收中子发生裂变的同时放出更多中子从而引起更多裂变,产生巨大能量。这些能量的一部分转化为电能的形式对外输出;其余的部分必须采取措施从反应堆中排出去从而使堆芯适当冷却,以维持一定范围的运转温度,或者主动降低功率以达到温度平衡。否则堆芯会由于极高的温度而熔毁或爆炸,造成灾难。

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