據外媒近日報導，美國宇航局和美國能源部合作開發出了一種只有廢紙簍大小的核反應堆，並將之命名為為「Kilopower」，也就是千瓦級太空反應堆。它能在太空環境中運行，為太空基地提供電能。「美國最近測試的這種千瓦級太空反應堆的重要意義在於，美國在反應堆的小微型化上取得突破性進展，開闢了核能太空探索的新時代。」中國科學院大學教授、高能物理研究所研究員彭光雄表示。
Kilopower反應堆使用固體、鑄造鈾-235反應堆堆芯。反應堆熱量通過無源鈉熱管傳遞，熱量通過高效斯特林發動機轉化為電力，可連續使用十年之久。其具有兩種功率設計，一種是1千瓦，另一種是10千瓦，後者每秒鐘可以產生一萬焦耳的電能，足以支撐兩個人進行長時間的火星探險任務。
太空反應堆與地面上的反應堆工作原理相同，都是利用受控鏈式反應。反應過程中，核燃料在中子轟擊下發生自持鏈式反應，核燃料如鈾-235吸收中子發生裂變的同時放出更多中子從而引起更多裂變，產生巨大能量。這些能量的一部分轉化為電能的形式對外輸出；其餘的部分必須採取措施從反應堆中排出去從而使堆芯適當冷卻，以維持一定範圍的運轉溫度，或者主動降低功率以達到溫度平衡。否則堆芯會由於極高的溫度而熔毀或爆炸，造成災難。
太空反應堆與地面上的反應堆最大的區別在於冷卻手段。核電站中反應堆最經濟有效的冷卻方式是水冷。這就是地球上的核電站一般建在沿海一帶或湖泊附近的重要原因，而太空反應堆採用的是鈉管設計。在航天和太空環境中，由於缺少水源和空間限制，只能採用水冷以外的方式散熱。不利之處就是，限制了太空反應堆的功率，目前的太空反應堆功率還只有傳統輕水堆的約百萬分之一。有利之處則是，取消了水冷設計使得反應堆小型化、微型化成為可能。
目前，美國宇航局正在與美國能源部合作進行測試，測試將持續到明年年初，其中硬體設備還將進行連續約28小時的滿功率測試，以解決很多技術問題和證明這項技術的可行性。科學家們將通過驗證硬體設備如何工作來檢驗分析模型。測試的反應堆技術將可能滿足未來美國宇航局的多項任務，為太空飛行發展做好準備。
內容整理自：科普中國、NASA官網、科技部官網
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