“手提箱大小”核电站助力太空探索

如果得以和平、安全利用，核电的确能给人类带来更多可能与便捷。最近，在丹佛举行的美国化学协会（ACS）第242次全国会议暨博览会上，美国能源部爱达荷国家实验室科学家詹姆斯·沃纳尔表示，美国宇航局和美国能源部目前正在研究一种迷你核电站，只有手提箱大小。这种迷你核电站将主要应用于太空中，未来人类在月球、火星等星球执行无人任务或者殖民时，它可以提供电源，同时，如果宇宙飞船无法使用太阳能，迷你核电站将派上用场。

身材迷你作为大

詹姆斯·沃纳尔是美国能源部爱达荷国家实验室太空核能系统反应堆项目的负责人，该实验室主要负责核反应堆的设计和研发，燃料研发以及小型发电机。沃纳尔表示：“目前，地球上核电站的发电量都在数百上千兆瓦，但是这种可携带式的迷你核电站的发电量只有40千瓦。这种迷你型的设计很适合太空中的情况。将核电站设计到如此迷你的境地当然有许多不同之处，而且是超赞的。这种迷你核电站更为灵活，并且能放置到无人居住的星球。它比传统意义的核电站轻了很多，这就是适合在太空中工作的理想核电站。”

据沃纳尔介绍，这个反应堆本身宽度只有约1.5英尺(约合0.46米)，高度只有约2.5英尺(约合0.76米)，只有一个方便携带的手提箱那么大，而且它没有冷却塔。这种新型的可以在月球上使用的小型核裂变系统可以生产40千瓦或更多的电力，这相当于地球上8户居民的用电量。

另据悉，目前美国宇航局已经为这种新的核电站预设了多种使用情景。它们可以为氧气或者氢气发生器提供能源，同时，也可以为载人或者无人的宇宙飞船充电。该研究团队计划明年对此进行具体示范，以测试这种新核电站的具体性能。

不会出现堆芯熔化的危险

近来核电站是一个备受争议的话题，特别是日本核事故的发生导致人们对核安全有了更多谈论。沃纳尔表示：“这种迷你核电站没有堆芯熔化的危险，因为发电水平很低，这相当安全。如果我们真遇上发电故障，那么反应堆会自动关闭。”

虽然美国航天局已经暂停了未来航天飞机发射计划，但是沃纳尔并不担心这会影响到迷你核电站的未来，因为这个小型核电站用途广泛。他对此项目充满信心，“美国宇航局将来有一天会将这个装置应用到实际太空飞行任务中，这对每一个宇航员而言，应该是个不错的消息且是个值得纪念的一天。”据悉，2005年，由于美国“发现”号航天飞机升空过程中出现绝热瓦和绝热泡沫脱落现象，美国宇航局宣布暂停未来航天飞机发射计划。美国宇航局表示绝热泡沫脱落没有对“发现号”造成损害，但是在问题解决前，宇航局不会再发射航天飞机。

沃纳尔表示：“最主要的是这种小型核电站可以为宇航员提供稳定、充足的发电量，而且核电技术成熟，消费得起，并且还安全。如果这个技术的发展得到验证，由于性价比高，这将成为最受欢迎的选择，为长期的太空探索项目提供电力资源。”此外，沃纳尔提到，这其中牵涉到一个将反应堆的热能转换为电力的技术。目前，美国宇航局正在测试斯特林发动机在不同情况下的状况，特别是将之引入到手提箱大小核电站的时候。

核电用途比太阳能更广

目前，宇航员主要使用太阳能电池，通过将光能转换为电能来为宇宙飞船和装置供电。但是，在外太空环境下，光能不能随时存在，并且不稳定。

虽然太阳光和燃料电池通常是太空任务的主要发电装置，但是现在工程师发现了其中的不足，因为太阳能有其局限。太阳能电池能在近地球轨道附近提供能量，但是核电能在其他星球提供所需的发电量。太阳能和燃料电池都不能维持人类在宇宙中长时间停留所需电力。燃料电池会耗尽，太阳能也是严重依赖周围条件。这种小型核电站是未来太空发展的首选，而核电并不依赖这些外部条件，它能在月球或者火星等地发电。

从1961年来，放射性同位素热电发生器在开发太阳能系统中起了重要作用。这些不是裂变反应堆，裂变反应堆依赖铀原子分裂而产生热量，并随后转变为电能。放射性同位素热电发生器是依靠放射性同位素钚-238的衰变来产生稳定的热量。美国宇航局的“冥王星新地平线”（PlutoNewHorizons）和“卡西尼任务”（CassiniSolstice）就装备了这种放射性同位素热电发生器。美国宇航局斥资25亿美元“火星科学实验室(MSL)”任务将发射“好奇号”火星车登陆火星展开探索，该任务配备了放射性同位素热电发生器。事实上，放射性同位素热电发生器虽然很强大，但是如果要到火星表面，裂变反应堆将更为强大，因为能产生更多能源。虽然太阳能矩阵也有重要作用，但是反应堆将是未来太空供电的首选。