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【科普】太空中的核电站

2015-01-29 18:24来源:中核集团关键词:核电站核反应堆核能收藏点赞

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堪称空间电源大力士的核反应堆,其电容量从500瓦至几千瓦,甚至可高达百万瓦。在这种情况下,对于要求电源容量越来越大的一些太空飞行器来说,就理所当然地选用核反应堆作电源了。

太空核反应堆在工作原理上与陆地上的核反应堆基本一样,只是前者由于在太空飞行中使用,要求反应堆体积小,轻便实用。为此,太空核反应堆所用的燃料是纯铀-235。这种核反应堆连同控制装置,大约像2千克重的小西瓜那么大。反应堆运行时产生的热量,一般用以下两种办法转换成电能:一种办法是,将装有液态金属(如水银或钾钠合金)的管子从反应堆中通过,液态金属就吸收热量变成蒸气,来推动汽轮发电机发电。它的优点是,能量转换效率高,可达30%。缺点是,汽轮机的转速很高,达到每分钟1万转,这在空间飞行无人维修的情况下,很难做到长期安全运行。因此,这种办法未能得到实际使用。另一种方法是,以热电偶或热离子方式发电。它不需要转速很高的汽轮机,所以使用简便,可以长期稳定地发电。但热电偶的转换效率只有2%,绝大多数热量都浪费掉了。而热离子转换效率比热电偶高得多,是很有发展前途的一种换能方法。

热离子换能是利用热离子二极管来完成。它是将热离子二极管的发射极(阴极)紧靠着反应堆中的燃料元件。当核裂变产生的热量将发射极加热到1500~2000℃的高温时,发射极中的自由电子就得到足够的能量而飞出。这时二极管的收集极(阳极)就将电子收集起来,结果在阳极和阴极之间形成通路,产生了电流。

太空核反应堆不仅用作空间飞行器和卫星的主要能源,而且还是未来用于考察和开采月球矿藏的理想电源。在人类征服宇宙空间的伟大事业中,空间核反应堆无疑将是最得力的助手之一。

投稿与新闻线索:陈女士 微信/手机:13693626116 邮箱:chenchen#bjxmail.com(请将#改成@)

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