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太空任务核反应堆通过最后的主要地面试验

  太空任务核反应堆通过最后的主要地面试验作者:Harrison Tasoff,Space.com贡献者

   2018年5月3日美国东部时间上午06:44 0 0 更多合作伙伴系列太空任务核反应堆通过最后的主要地面试验艺术家在月球表面渲染Kilopower核电站。突出的散热器使它看起来像沙滩伞。实际的装置将使电缆远离反应堆。图片来源:NASA 科学家,工程师和记者于5月2日聚集在美国宇航局位于克利夫兰的格伦研究中心,召开新闻发布会,宣布基洛沃尔 核电站项目的最新成果:它完成了所有主要的地面测试,达到或超过了开发团队的预期。 美国国家航空航天局正在开发实验反应堆,为月球,火星和其他目的地的长期载人任务提供可靠的能量。几十年来,航天器一直依赖核电作为紧凑,可靠的电力来源,特别是在太阳能不可行的任务中,例如对月球极地地区的探险。现在距离太阳数十亿英里的旅行者1号和2号航天器在40多年后仍有足够的核能将信号传回地球。与此同时,好奇号火星车已经在红色星球周围驾驶了将近六年,这是一个充满钚的行李箱。[ 美国宇航局深空探测器的核发电机(信息图) ] 广告在航海者和好奇号这样的航天器中,一种称为放射性同位素热电发电机(RTG)的装置将来自被动放射性衰变的热能直接转换为电能。衰减导致两种金属板之间的温差 - 一种连接到反应器,另一种连接到辐射器,从而产生电压。该组件称为热电偶,通常用于温度计和温度传感器。尽管RTG 不是特别有效,但它们很简单且没有活动部件,因此非常适合无法进行维修的应用。 但是许多未来的任务,特别是那些涉及人员的任务,将需要比RTG产生更多的能量。这就是为什么美国宇航局和美国能源部(DOE)正在合作创建一个可用于空间的核反应堆,该核反应堆从活跃的核裂变或原子分裂中获取能量。 在新闻发布会上,美国宇航局和美国能源部官员宣布完成对实验反应堆的成功地面试验,称为使用斯特林技术的Kilopower反应堆(KRUSTY)。该小组分四个阶段在美国内华达州国家安全局的DOE对反应堆进行了测试。前两个是在没有动力的情况下进行的,以确保组件按预期反应。在第三阶段,团队逐渐增加了加热核心的能力。最后阶段包括一个模拟实际任务的28小时全功率测试。 该团队评估了反应堆的启动顺序,稳态性能,效率等。根据Kilopower首席工程师Marc Gibson的说法,在每个类别中,测试反应堆达到或超过了团队的基准,在真空条件下以全功率运行。 国家核安全管理局洛斯阿拉莫斯国家实验室的首席反应堆设计师大卫·波斯顿说:“我们在这个反应堆上投入了所有可能的名义和非常规操作情景,并且KRUSTY通过了绚丽的色彩。” 美国宇航局格伦研究中心的Kilopower首席工程师Marc Gibson和Vantage Partners的Jim Sanzi在内华达国家安全站点(NNSS)的KRUSTY(使用斯特林技术的Kilopower反应堆)安装设备。美国宇航局格伦研究中心的Kilopower首席工程师Marc Gibson和Vantage Partners的Jim Sanzi在内华达国家安全站点(NNSS)的KRUSTY(使用斯特林技术的Kilopower反应堆)安装设备。图片来源:NNSS 吉布森说,这些结果的重要性难以夸大其词。从20世纪70年代末到21世纪初,由于成本高,时间长,导致空间就绪裂变反应堆研究陷入困境,导致许多项目取消。“这是40年来美国新的裂变反应堆概念的第一次核动力运行,”吉布森说。 裂变反应堆与RTG相比具有许多实际优势。例如,RTG通常只产生几百瓦,但反应堆可以扩展到10,000瓦。根据美国宇航局在事件发布后发布的声明,四个单位可以提供足够的力量来建立一个外星人的前哨基地。 Gibson说,另一个优点是,与不断运行的RTG不同,反应堆的输出可以根据当前的需求量身定制。这也意味着它可以在发射和旅行期间保持休眠状态,并在到达目的地后开启。NASA官员在声明中说,这种能力加上裂变反应堆对RTG的效率提高,意味着Kilopower发电机可以保持其1千瓦输出至少10年。 Poston表示,自我调节是设计反应堆的关键要求。该特征不仅提高了反应堆的安全性,而且还使宇航员无需监控控制。“我们不会在那里开设运营商,”Poston说。“即使周围有宇航员,他们也不会一直想坐在反应堆控制中心。” [ 美国宇航局的人类火星任务将需要在陆地上生活] KRUSTY实验测试了Kilopower反应堆的安全性和性能。 右边的设备是实验的一部分,而不是反应堆本身。 KRUSTY实验测试了Kilopower反应堆的安全性和性能。右边的设备是实验的一部分,而不是反应堆本身。图片来源:NASA Poston表示,该系统的工作方式类似于恒温器,反馈使设备保持在预设温度。如果反应堆过热,发电的斯特林发动机会从铀核心吸取更多的热量。如果它太冷,核心会自然收缩,捕获更多的自由中子,从而增加裂变速率。为了回应对俄罗斯最近启动的浮动核电站的担忧,Poston解释说反应堆对公众构成的风险很小或没有。他说,美国宇航局遵循所有相关协议,包括联合国制定的协议。此外,反应堆在远离地球之前不会打开。“我们已经做了一些计算,表明在所有最坏情况下,我们都不相信反应堆在发射事故中偶然会发生意外事故,”Poston说。该团队还考虑了反应堆现场的安全性。美国国家核安全局的安全,基础设施和运营主要副助理管理员Patrick Cahalane说,美国宇航局约翰逊航天中心的工程师正在设计集装箱,以便在现场安全地存放乏燃料,因为将其返回地球是不切实际的。反应堆没有放射性冷却剂会造成污染风险,开发团队正在研究保护宇航员免受反应堆可能发射的辐射的机制,包括建造保护层并将反应堆的一部分埋在地下。吉布森说,虽然原型与将部署到太空的单位不同,但它的设计考虑了飞行单元。飞行测试是开发中的下一个重要步骤,尽管NASA尚未对其进行规划。 Kilopower发电机针对地面任务进行了优化,但新闻发布会的官员表示,它也可以用于为离子推进系统提供动力,或者包括在月球轨道平台 - 网关中,这是一个位于地球附近空间的宇航员的前哨基地。月亮。

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