美國「迷你」核裂變反應堆測試成功,有哪些技術突破?

原文:美國「迷你」核裂變反應堆測試成功,助力月球火星等深空任務


沒啥多少新玩意,硬要說有看點就是用低濃縮鈾取代以往太空反應堆里高濃縮鈾,更容易通過手握錢包、政治嗅覺靈敏的國會大爺們。畢竟低濃縮鈾便宜而且難以製造核武器其他方面都是現成的成熟技術,不算先進但求便宜穩妥

上世紀的就不說了,本世紀初NASA搞過一個普羅米修斯計劃也是搞太空核反應堆,比現在這個更先進,功率最大超過400千瓦電輸出,作為對比目前測試的才1千瓦電輸出,遺憾的是最後被國會大爺砍了,因為太貴、技術太複雜所以這次NASA學乖了,從又成熟簡單又小巧便宜的搞,免得又被國會大爺砍了預算。NASA測試過的功率最大的太空裂變反應堆——太陽神B核熱火箭引擎理論熱功率5000兆瓦,實際熱功率4000兆瓦,目前測試的這個反應堆熱功率低於10千瓦,而1兆瓦等於1000千瓦,自己對比感受一下就知道了。

這玩意最大的價值除了支援月球、火星任務外就是取代放射性同位素髮電系統(俗稱核電池,縮寫RPS),給前往土星甚至天王星、海王星乃至更遠目標(無法使用太陽能發電)的無人探測器作為電源。因為放射性同位素髮電系統所用的鈈238原本是冷戰期間提煉核彈所用鈈239的副產物,冷戰結束後美國就不生產導致越來越貴、庫存越來越少,1千克鈈238的價格能達到幾千萬美元乃至更高,雖然近年來美國又用特殊的高中子通量同位素反應堆重新生產鈈238,然而還是太少,杯水車薪。而這迷你裂變反應堆用的低濃縮鈾可比鈈238便宜多,算是民用核電站都用的市場貨。由於迷你反應堆功率比RPS大,也使得未來深空探測器的通信帶寬更高,能傳回更多數據、圖像由於鈾235、鈾238(貧鈾)放射性微弱到赤手摸都沒事,所以反應堆第一次啟動前非常安全、環保。RPS用的鈈238則是強Alpha粒子輻射發射源,Alpha輻射的電離能力很強而且因為鈈238半衰期相對短衰變能量大,所以燙的像剛從高爐里出來的鐵塊紅熱。

當然迷你反應堆也有缺點,首先是迷你裂變堆質量、體積都比放射性同位素髮電系統大,沒後者那樣布局靈活,加上反應堆一旦開機工作,其輻射強度和穿透力都比RPS高很多,需要厚重多的屏蔽並且用摺疊式桁架儘可能遠離飛船,又增加了飛船的質量和設計難度。還因為使用的是低濃縮鈾加上用斯特林發動機這機械裝置發電,所以壽命很難超過15年,作為對照上世紀70年代發射的旅行者(航海家)1、2號探測器在發射40多年後依舊在工作繼續發回數據。此外斯特林發動機是有運動部件,如果工作協調平衡不當會產生振動,會干擾航天器上精密的感測器例如導致拍的照片模糊(相信各位都有拍照時手抖導致模糊的情況)。


丟在電磁飛行器里,偽永動的電磁飛行器。美國大概已經可以做到星球間彈射飛行了


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