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美国航空航天局成功试验下一代空间堆
撰写时间:2018-5-17 文章作者: 文章来源:核信息院

       美国航空航天局网站5月3日报道,美国航空航天局(NASA)和美国能源部(DOE)国家核军工管理局(NNSA)已宣布,采用斯特林技术的Kilopower反应堆(KRUSTY)已通过初步示范测试,这对未来执行的行星任务来讲是一大喜讯。


       在太空探索中利用核能早已不是什么新鲜事。事实上,“好奇号”火星漫游车以及外太阳系的每一次太空任务都需要使用核能。但问题是随着太空任务计划变得越来越宏伟,用于太空探索的钚的库存量几乎耗尽,现有的各种系统难以满足不断增长的需求。


       为应对此挑战,航空航天局正在研制Kilopower系统。它是一种10千瓦级的动力反应堆,可以连续运行10年而不用换料。该反应堆采用了直径为6英寸实心铸造的周围被氧化铍反射层包裹的铀-235堆芯。从反应堆一端插入并移动碳化硼单棒来控制反应堆的启停,反射层俘获逃逸的中子并把它们弹回堆芯,提高了自调节裂变反应的效率。直到被活化之前,堆芯仅具轻微放射性。


       Kilopower系统采用模块化设计,因此,自持式反应堆装置及其斯特林发电机可以结合在一起,为太空探测器或火星前哨站供电。仅需4个这样的反应堆装置就能满足火星前哨站的电力需求。


       这种反应堆可不依赖于其环境独立工作,因此可以得到广泛应用。与太阳能发电系统不同的是,黑暗对Kilopower系统没有任何影响,因此,这对执行月球探测任务是非常理想的,因为月球上的夜晚持续时间相当于地球的14天。


       对Kilopower系统的测试从2017年11月到2018年3月在内华达国家安全场区内进行。核军工局洛斯阿拉莫斯国家实验室的反应堆首席设计师David Poston称,在内华达进行的测试目的是验证这种反应堆的可行性及其在异常情况下的安全性。在反应堆不发电的情况下,进行了两次设备测试,第三次试验测试了逐级提升功率。最后一次测试持续了28个小时,满功率任务模拟包括反应堆启动、逐步达到满功率、稳态运行和停堆。


       从目前看,该项目在很大程度上仍是概念性的,但希望通过其成功示范将推动把该系统纳入到2020财年的技术示范任务计划中。


       航空航天局格伦研究中心的Kilopower首席工程师Marc Gibson表示:“我们已对该系统进行了一些测试,并证明了该系统正如我们设计的那样是可行的。不论我们把这种反应堆置于任何环境中,它都表现良好。”