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美國(guó)核能發(fā)電將運(yùn)用到航天領(lǐng)域

2017-12-19 09:31:16 大云網(wǎng)  點(diǎn)擊量: 評(píng)論 (0)
美國(guó)航空航天局(NASA)計(jì)劃開(kāi)始對(duì)核發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行測(cè)試,這或許將為宇航員登陸火星并在火星表面開(kāi)展任務(wù)提供能源。 這個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)項(xiàng)目被稱為Kilopower,將采用一個(gè)只有衛(wèi)生卷紙大小的鈾反應(yīng)堆來(lái)產(chǎn)生熱能。接著,這些熱能

美國(guó)航空航天局(NASA)計(jì)劃開(kāi)始對(duì)核發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行測(cè)試,這或許將為宇航員登陸火星并在火星表面開(kāi)展任務(wù)提供能源。

這個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)項(xiàng)目被稱為“Kilopower”,將采用一個(gè)只有衛(wèi)生卷紙大小的鈾反應(yīng)堆來(lái)產(chǎn)生熱能。接著,這些熱能將由一臺(tái)高效率的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)化為電能,整個(gè)系統(tǒng)的工作原理與汽車發(fā)動(dòng)機(jī)相似。

NASA的太空技術(shù)任務(wù)部(STMD)已經(jīng)為Kilopower項(xiàng)目提供了多年資助。據(jù)介紹,這種技術(shù)能產(chǎn)生110千瓦的電能,持續(xù)時(shí)間能達(dá)到10年或更長(zhǎng)。美國(guó)家庭平均用電量在5千瓦左右。

Kilopower項(xiàng)目的測(cè)試預(yù)計(jì)將在11月開(kāi)始,并一直進(jìn)行到明年年初。NASA正在與美國(guó)能源部?jī)?nèi)華達(dá)國(guó)家安全區(qū)合作,對(duì)核裂變能源技術(shù)進(jìn)行評(píng)估。“Kilopower測(cè)試項(xiàng)目將給我們帶來(lái)信心,證明這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)為太空飛行發(fā)展做好了準(zhǔn)備,來(lái)自NASA總部、擔(dān)任太空技術(shù)任務(wù)部動(dòng)力和能源儲(chǔ)存首席技術(shù)官的李˙梅森(LeeMason)說(shuō),我們將不斷地檢查分析模型,確定硬件工作時(shí)的最好狀態(tài)。

位于田納西州橡樹(shù)嶺的Y-12國(guó)家安全綜合體(Y12NationalSecurityComplex)將為這套系統(tǒng)的測(cè)試提供反應(yīng)堆堆芯。梅森表示,在探索火星的過(guò)程中,擁有太空級(jí)別的核裂變動(dòng)力將是巨大的優(yōu)勢(shì)。宇航員再也不用擔(dān)心夜間,或者在日光銳減的塵暴期間出現(xiàn)能源不足的問(wèn)題。

“它解決了這些問(wèn)題,無(wú)論你身處火星何處,它都能提供持續(xù)的能源,”梅森說(shuō),“核裂變能源可以擴(kuò)展火星的可能著陸點(diǎn),包括北半球高緯度可能有冰存在的地區(qū)。”

“太空核反應(yīng)堆高能量密度的動(dòng)力來(lái)源,并且能夠獨(dú)立運(yùn)行,不受太陽(yáng)能或方向的影響,還可以在極端惡劣的環(huán)境,比如火星表面上運(yùn)行,”Kilopower項(xiàng)目在洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的負(fù)責(zé)人帕特里克˙麥克盧爾(PatrickMcClure)說(shuō)道。

“我們現(xiàn)在測(cè)試的反應(yīng)堆技術(shù)可以應(yīng)用在多項(xiàng)NASA任務(wù)上,而我們最終希望這是核裂變反應(yīng)堆成功的第一步,即建立一種具有真正野心并激勵(lì)太空探索的新范式,洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室首席反應(yīng)堆設(shè)計(jì)師大衛(wèi)˙波斯頓(DavidPoston)說(shuō),對(duì)于任何首開(kāi)先例的工程項(xiàng)目,簡(jiǎn)約性是最根本的——不一定是最簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì),而是要尋找從設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、制造、安全保障到測(cè)試的最簡(jiǎn)單路徑。

“我們努力要做的就是為太空任務(wù)提供新的選擇,而不是只依賴RTG(放射性同位素?zé)犭姍C(jī)),這種發(fā)電機(jī)只能提供幾百瓦的電能,梅森說(shuō),我們?cè)诨鹦巧弦呀?jīng)做到的所有偉大成就,與到達(dá)那里開(kāi)展有人任務(wù)所需的一切之間,最大的區(qū)別就在于能源。這種新技術(shù)能提供千瓦級(jí)的電能,最終將發(fā)展到能提供數(shù)百千瓦,甚至百萬(wàn)千瓦的電能。

由于反應(yīng)堆體積很小,因此在單個(gè)火星登陸器上可以使用多個(gè)單元的組合,并能在火星表面任務(wù)中獨(dú)立運(yùn)行。

核能在太空任務(wù)中的應(yīng)用

放射性同位素?zé)犭姍C(jī)(RTG)是一種利用放射性衰變獲取能量的發(fā)電機(jī)。過(guò)去50年來(lái),NASA已經(jīng)利用RTG技術(shù)完成了許多太空任務(wù)的發(fā)射。RTG技術(shù)還曾應(yīng)用在兩艘海盜號(hào)(Viking)火星登陸器上,目前仍在火星上工作的好奇號(hào)火星車也裝載有RTG

人類登陸月球的阿波羅任務(wù)、兩艘旅行者號(hào)太空船,以及前往冥王星和更遠(yuǎn)地方探索的新視野號(hào)探測(cè)器,還有剛剛結(jié)束使命的卡西尼-惠更斯號(hào)探測(cè)器,都使用了RTG

感謝冷戰(zhàn)時(shí)期的太空競(jìng)賽,NASA的工程師發(fā)現(xiàn)了一種容易獲得的核能來(lái)源——-238,這是生產(chǎn)武器級(jí)鈾-239時(shí)的副產(chǎn)品
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