科學家研究出更酷核反應堆︰廢紙簍大小供火星基地電能-SAKAI BBS 社區
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科學家研究出更酷核反應堆︰廢紙簍大小供火星基地電能

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    發表於 2018-7-17 20:33:01 | 顯示全部樓層 |閱讀模式
    一小桶鈾相當于一個咖啡罐鉅細,可是這類微型核反應堆具有屏障裝配和探測器,全部裝備不跨越一個廢紙簍鉅細。今朝,這類小型核反應堆原型將在美國內華達州沙漠停止測試,這將為實現人類未來太空摸索胡想更近一步。

    太空核反應堆唯一廢紙簍鉅細

    這個項目叫做“Kilopower”,是美國宇航局和美國能源部的一個合資項目,它將成為自上世紀60年月“SNAP 10A項目”以來的首個太空核裂變反應堆。今朝,這項原型仍在測試當中,它比曩昔幾十年里停止的任何太空項目都更易實現。

    Kilopower反應堆從設想上具有兩個尺寸,一種是1千瓦模子,另一種是10千瓦模子。Kilopower反應堆項目主管帕特€€麥克盧爾說︰“人們烤面包大要需要1千瓦電能,在一個普通家庭中,均勻天天會利用5千瓦電能,可是對于美國宇航局而言,這消耗了很大的能量。之前美國宇航局探測裝備在太空情況下僅消耗幾百至幾千瓦電能,是以在太空中1千瓦大概10千瓦是一個很大的電量單元。”

    美國宇航局“新視野號”探測器最大功率為240瓦,“獵奇號”火星車的功率為120瓦,以上兩個探測器都采用核動力電池,可以將自然衰變鐶的熱量轉換為電能。可是鐶的供給欠缺,裝配動力為1000大概10000瓦就是較大的進步,即使它與地球上的裝備相比體積較小。分歧于那些核動力電池,Kilopower系統構成一個裂變反應,將鈾原子快速割裂開釋能量,以後經過毗連策動機將能量改變成電能。

    麥克盧爾說︰“傳統輕水冷卻反應堆可以制造一千兆瓦電能,它是Kilopower反應堆制造電能的100萬倍,它的結構很是復雜,同時,從設想上可以充實操縱燃料。”對于小型火星反應堆,燃料有用操縱率會大幅下降,可是我們需要一個易于猜測成果的反應堆,而且易于操縱,究竟上這類小型火星反應堆具有自控功用。這將下降在較大動力源上能夠出現的變亂能夠性。

    換句話講,我們不會冒險在火星概況出現核事務。麥克盧爾說︰“對于我們當前正在做的工作而言,融化燃料是很是困難的,我們的物理設想方式是反應堆會開釋大量熱量,是以我們沒有停止降溫處置,僅是輻射少許熱量,反應堆將功率下降停止婚配。”

    同時,這類小型核反應堆也可以在奇異的太空情況中操縱,我們以為,太空情況很是嚴寒,可是連結一個反應堆在真空情況中降溫並非易事。在太空中沒有空氣大概流水,可以將發機電的熱量停止轉移。取而代之的是,這個系統依靠于8根熱管,每根熱管中盛滿大約一湯勺鈉,其沸點很是高。

    鈉會在高溫下沸騰,當鈉沸騰時接近熱管部分,其溫度接近于裂變鈾燃料。蒸汽穿過熱管並逐步冷凝,溫度差別將有助于制造電能。以後冷卻的物資將回到熱管溫度較高的部分,全部系統循環停止。從理論上講,該系統可以多年時候制造牢靠高效的能量。

    太空核反應堆平安性怎樣?

    假如發射出現題目,很多人會擔憂核泄漏和太空危機,機載核動力源將潛伏一定的威脅性。麥克盧爾說︰“人們總是以為你會將切爾諾貝利城帶到太空大概某個地方,現實上並沒有那末危險,在停止裂變反應堆之前,太空核反應堆中存在少許放射性物資,由於它是鈾,可是其數目很是少。即使發射進程中出現某些變亂,也不會對公眾帶來麻煩。”

    麥克盧爾詮釋稱,假如在發射進程中出現題目,反應堆的標準、非裂變狀態下鈾殘留物會爆炸,對公眾組成很是小的危險。其輻射峰值劑量遠低于1毫雷姆,而現真相況下輻射峰值劑量更低,是微雷姆品級。相比之下,美國人均勻每年接管的輻射劑量為620毫雷姆。這意味著,太空核反應堆開釋的輻射遠比佈景輻射要少,大概相當于乘坐飛機。

    可是發射太空核動力源僅是第一步,它還必須在悠遠的太空間隔連結平安操縱,一旦當它分開地球大氣層很長時候並啟動,將變得更具放射性。可是研討小組停止了特別設想,假如核動力源出現故障題目,將會自動封閉。同時,他們計劃鄙人個月在內華達州停止測試,將這個核動力源毗連到兩個引擎上,每個引擎可以發生大約80瓦的電能,從而使裂變反應加熱至大約800攝氏度的高溫。

    太空核反應堆設想主管大衛€€波斯頓說︰“我們將封閉一切的熱排擠,表白反應堆不但能幸存下來,而且還會處于待機形式,假如電力轉換系統可以規復並起頭發電,那末它就會回到原處。這將證實我們可以處置該反應堆任何長久大概不一般操縱,人們不必為此有任何擔憂。”

    這將若何操縱?

    麥克盧爾說︰“1千瓦核反應堆是用于深太空使命,例如︰到達冥王星大概木星衛星,10千瓦核反應堆是用于深太空大概火星概況使命,今朝美國宇航局計劃發送5個10千瓦核反應堆到達火星概況。這將為一個火星基地供給40千瓦的電能供給。”

    美國宇航局太空技術使命委員會副局長史蒂夫€€尤爾奇克在消息發布會上說︰“火星概況很難布設電力系統,它的照耀陽光比地球和月球更少,而且夜間溫度很是低,這里存在很是怪異的沙塵暴,可延續數個星期,數月時候,甚至肆虐淹沒全部星球。”

    雖然美國宇航局已摸索太陽能板作為一種潛伏的動力源,今朝,美國宇航局正在積極摸索可以延續供給必須生命支持系統的計劃,特別是在太陽光芒不充沛,沒法供給太陽能動力的時辰。

    第一批核動力反應堆將著陸火星,並起頭為自動系統供給動力,分手水冰構成液氧和液氫,發生返回地球的燃料。一旦人類登陸火星,這些系統便可以為他們的棲息地和其他支持系統供給動力。今朝,美國宇航局正在與其他貿易機構停止商談,發起1千瓦核反應堆用于地外太空摸索使命。

    美國宇航局格倫研討中心主管珍妮特€€卡凡迪說︰“作為一位前宇航員,我可以向你保證,在闊別低地球軌道的太空使命中,具有牢靠的電源是相當重要的。隨著我們深入太陽系,終極將到達別的星球的概況,這類範例的電力系統將變得特別重要。”

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