美首次演示熱管核裂變動力系統

2021-01-13 人民網

本報訊 (記者 張巍巍)據物理學家組織網11月27日(北京時間)報導,美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室等機構的科學家首次演示了利用熱管冷卻小型核反應堆,藉助平頂裂變實驗產生了24瓦電力,並驅動了內華達國家安全網站設備的斯特林引擎。科學家表示,一個飛行系統或許需要若干個熱管和斯特林引擎組成的模塊才能產生大約1千瓦的電力,這次成功演示證明,可靠的核反應堆有望被用作新型太空飛行動力系統。

熱管技術是指1963年洛斯阿拉莫斯國家實驗室發明的一種名為熱管的傳熱元件。它充分利用熱傳導原理與致冷介質的快速熱傳遞性質,被廣泛應用在宇航和軍工等行業。透過熱管可將反應堆的熱量迅速傳遞到熱源外而無需運轉部件。斯特林引擎是相對簡單的封閉迴路引擎,可利用壓縮氣體移動活塞,將熱能轉化為電力。兩種設備相互配合能形成簡單而可靠的動力供應,並有望應用於太空領域。

科學家將核裂變實驗配置到現有的平頂實驗中,允許基於水流的熱管從鈾中提取熱量,並將裂變反應產生的熱傳送至斯特林引擎。這是太空核反應系統產生電力的首次演示,實驗中的核特性和熱功率水平與空間反應堆飛行的理念十分相似,兩者最大的區別在於斯特林引擎的輸入溫度還需要進一步提升,才能達到航天任務所需效能和功率輸出。

現今的太空任務通常會採用與一至二戶家庭照明用電等量的電力供應,而更充足的動力源能有效提升任務採集數據傳回地球的速度,並能為飛行器裝載更多的儀器設備提供支持。科研人員也表示,小型、簡單、輕便的核裂變動力系統或能增強未來的空間探索能力。而更值得一提的是,此次研究從開始構思到實驗最後完成僅用了6個月,總花費也未超過100萬美元。

總編輯圈點

二戰以後的科幻小說裡,宇宙飛船的動力裝置一般都是核反應堆。這一幻想難以成真,是因為核能發動機無法縮小到太空艙的尺寸。反應堆需要配備龐大的傳熱系統,所以只能用於航母和潛艇這樣的大傢伙。這一次,洛斯阿拉莫斯實驗室嘗試了自己半個世紀前發明的一項導熱技術,得到了驚喜的效果。理論上來說,「核動力巴士」也成為可能了——暫不考慮其安全性,效率肯定超過內燃機汽車。

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