這第一座太空核電站,考慮要生產電力供應月球、火星和其他星球上的載人或無人基地,這座核電站看起來真的像是來自外太空,這是這一項目的領導說的,是在美國化學協會(ACS)第242次全國會議暨博覽會(242nd National Meeting &Exposition)上講的。
詹姆斯 E。沃納(James E. Werner)說,表面電力應用的創(chuàng)新裂變技術遠不同于熟悉的地面核電站,地面核電站要占據大片土地,而且有冷卻塔等大型建筑。
沃納說:“人們總不會把裂變電力系統(tǒng)當作核反應堆。反應堆本身約11/2英尺寬,21/2英尺高,大約有一個隨身攜帶的手提箱大小。沒有冷卻塔。裂變動力系統(tǒng)是一個緊湊、可靠、安全的系統(tǒng),這是至關重要的,可用于在其他行星上建立前哨基地或常駐地。裂變發(fā)電技術適用于地球和月球上、火星上或美國宇航局認為需要持續(xù)供電的其他地方?!?/p>
這一研究小組計劃在2012年制成一個技術示范機組。這是美國國家航空航天局(NASA)和能源部(DOE)的一個合作項目。沃納領導能源部的愛達荷國家實驗室(Idaho National Laboratory),參與這一工作,其中包括參與反應堆設計和建模團隊,燃料開發(fā)和制備,還要開發(fā)一臺小型電動泵,用于液態(tài)金屬冷卻系統(tǒng)。
在過去,陽光和燃料電池是太空飛行任務發(fā)電的重要支柱,但工程師們意識到,太陽能有它的局限性。在近地軌道和星載設備供電上,太陽能電池非常出色,但核能發(fā)電具有一些獨特的功能,可以支持在其他行星或衛(wèi)星上的載人前哨基地。
“太陽能和核反應堆之間最大的區(qū)別是,核反應堆可以在任何環(huán)境下發(fā)電,”沃納解釋說。 “裂變發(fā)電技術不依賴陽光,這使它能夠生產大量穩(wěn)定的電力,適用于夜間或惡劣的環(huán)境,比如月球或火星上所見的環(huán)境。在月球上的裂變電力系統(tǒng)可產生40千瓦以上的電力,大約相當于供應地球上8個家庭所需的電力?!贝送猓f,裂變電力系統(tǒng)可以運行在不同的地點,如隕石坑,峽谷或洞穴都可以。
沃納說:“主要的一點是,核電有能力提供一種電力豐富的環(huán)境,服務于宇航員或我們太陽系中任何地方的科學綜合工程,而且這項技術很成熟,價格適中,可安全使用?!?/p>
裂變發(fā)電系統(tǒng)依靠的能量產生于核裂變。核裂變運行,會分裂鈾原子以產生熱量,然后將熱量轉換成電力。裂變電力系統(tǒng)的主要組成部分,類似于目前使用的商業(yè)反應堆中所見的那些:熱源,功率轉換,散熱以及功率調節(jié)和配電。
沃納補充說,盡管組件上有類似的地方,但是,太空用的裂變發(fā)電系統(tǒng)的功能,與商業(yè)反應堆相比還是有大量不同之處。
“雖然物理原理是相同的,但是,它的低功耗水平,反應堆控制,以及把中子反射回堆心所用的材料都是完全不同的,”沃納說?!爸亓恳彩且粋€重要因素,在太空反應堆中必須最小化,但商業(yè)反應堆就不考慮?!?/p>
沃納爭辯說,一旦這項技術得到開發(fā)和驗證,它可能會證明是最經濟實惠和多功能的選擇之一,可為常駐基地供電,用于太空探索工程。