只有废纸篓大小 微型核电站要上太空

根据外国媒体最近的报道，美国国家航空航天局和美国能源部联合开发了一个废纸篓大小的核反应堆，并将其称为“千功率”，或千瓦级空间反应堆。它可以在太空环境中运行，并为太空基地提供电力。

美国最近测试的千瓦级空间反应堆的意义在于，美国在反应堆小型化方面取得了突破性进展，开启了核能和空间探索的新时代中国科学院大学教授、高能物理研究所研究员彭·告诉《科学日报》，核动力源分为核电池和核反应堆。核电池存在钚供应短缺和功率限制的问题，因此核反应堆电源具有特殊的意义。

这个废纸篓大小的太空核反应堆有什么新发现？此次发射涉及哪些不安全因素？

原理与地面核反应堆相同，但冷却方法不同。

据报道，千功率反应堆有两种功率设计，一种是1千瓦，另一种是10千瓦。后者每秒能产生10，000焦耳的电能，足以支持两个人进行一次长时间的火星探索任务。

在太空探索中，有一个可靠的电源是必不可少的，一些科学探索任务必须需要核能的帮助。例如，中国的嫦娥三号月球探测器面向最低温度接近零下200摄氏度的月球，依靠同位素衰变能量度过极其寒冷的夜晚。

彭说，太空反应堆千功率是一个真正的核反应堆，不同于上述“嫦娥三号”月球探测器所用的核电池。他解释说，核能的猛烈释放可以被制成威胁人类的核武器，而核能的受控释放可以为人类的利益发电，而实现受控核反应的装置是一个反应堆。目前，释放核能的主要方式有三种:聚变、裂变和衰变。将衰变能转化为电能的装置是一个核电池，而核反应堆通常指核裂变反应堆，因为人类还没有掌握受控核聚变技术。核电站建在地球上，其核心部分是反应堆。

太空反应堆的工作原理与地面反应堆相同，使用受控的链式反应。反应过程是这样的，反应堆中的核燃料在中子轰击下发生自持链式反应。铀-235等核燃料吸收中子进行裂变，同时释放更多中子，从而导致更多裂变并产生巨大能量。这种能量的一部分被转换成电能用于外部输出。其余部分必须从反应堆中移除，方法是采取措施适当冷却反应堆堆芯，以保持一定范围的运行温度，或主动降低功率，以实现温度平衡。否则，核心会因极高的温度而融化或爆炸，造成灾难。

核电站反应堆最经济有效的冷却方法是水冷。这是为什么地球上的核电厂通常建在沿海地区或湖泊附近，而太空反应堆千功率是用钠管设计的一个重要原因。

彭认为，这反映了空间反应堆的主要特点，即在空间和空间环境中，由于缺水和空间的限制，热量只能通过其他方式散热而不是水冷。“一方面，这是为什么太空反应堆的功率只有传统轻水反应堆的百万分之一，而且不能做得更大的一个重要原因。另一方面，水冷设计的取消使反应器小型化成为可能。”在他看来，如何在增加功率的同时保持小尺寸和微型的优势是未来空间核反应堆的方向和挑战。

就像“福岛”从天而降？没那么危险

发射期间，许多人担心核泄漏和太空危机。彭教授告诉记者，太空核能装置原则上也存在放射性物质造成核污染的风险。这种风险来自两个阶段。一个是发射阶段的问题可能导致放射性物质泄漏并污染地球大气环境。第二，在天文飞行阶段，反应堆意外自行启动可能会造成空间污染。

该反应堆的项目经理帕特·麦克克鲁尔(Pat Macclure)表示，事故在发射阶段的影响并不显著，辐射至多“相当于飞行”。即使铀残留物在发射过程中爆炸，最高辐射剂量也远低于1毫雷姆，相比之下，美国人平均每年接受的辐射剂量为620毫雷姆。此外，为了防止反应堆意外启动，研究小组为小型核反应堆设计了一个“自控功能”，如果反应堆发生故障，该功能将自动关闭。

"虽然这些风险在设计上可以最小化，但它们不能完全避免."例如，彭·说，在福岛核电站事故发生之前，就有自动关闭设计，但所有安全设计在关键时刻的失败最终都会导致灾难。如果一个装有大量核材料的装置从空中高速坠落到地面，它将像“福岛”一样从天而降，后果难以预料。

麦克克鲁雷声称，人们总是认为它会把“切尔诺贝利城”带进太空，但事实上它并没有那么危险。彭还表示，目前太空反应堆的功率仍然相对较小，携带的核燃料也相对较少，而且还有一些安全设计，以尽量减少风险。

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