[科学技术]只有废纸篓大小，微型核电站要上太空

千功率反应堆

第二看台

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种废纸篓大小的核反应堆，称为千瓦时，即千瓦级的泰空反应堆。它可以在泰空的环境中运行，并为泰空基地提供电能。

美国最近测试的这个千瓦级台空反应堆的意义在于，美国在反应堆小型化方面取得了突破性进展，开启了台空核能探索的新时代中国科学院教授、高能物理研究所研究员彭告诉《科技日报》记者，核能分为核电池和核反应堆。核电池缺乏钚供应和电力约束，因此核反应堆电力具有特殊意义。

这个废纸篓大小的空核反应堆有什么新奇之处？下水有哪些不安全因素？

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 kW，另一种是10 kW。后者每秒可以产生10000焦耳的电能，足以支持两个人进行长期的火星探测任务。

在台空的勘探中，有可靠的电源是非常重要的，一些科学勘探任务必须借助核能来进行。比如中国的“嫦娥三号”月球探测器，面对最低温度接近零下200摄氏度的月球，依靠同位素衰变能量度过一个极其寒冷的长夜。

彭熊光说，台空反应堆的动力不同于上述“嫦娥三号”月球探测器使用的核电池，它是一个真正的核反应堆。他解释说，核能的剧烈释放可以使核武器威胁人类，而核能的受控释放可以发电造福人类，实现受控核反应的装置是反应堆。目前，核能主要有三种释放方式:聚变、裂变和衰变。把衰变能转化为电能的装置是核电池，而核反应堆一般指的是核裂变反应堆，因为人类还没有掌握可控核聚变技术。建造在地球上的核电站的核心部分是反应堆。

台空反应堆的工作原理与地面反应堆相同，采用受控链式反应。反应过程如下:反应堆内的核燃料在中子轰击下发生自持链式反应，铀-235等核燃料吸收中子发生裂变，同时释放更多的中子引起更多的裂变，产生巨大的能量。这部分能量转化为电能输出到外界。其余必须从反应堆中排出，以适当冷却堆芯，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，堆芯会因温度极高而熔化或爆炸，造成灾难。

核电站反应堆最经济有效的冷却方式是水冷。这也是为什么地球上的核电站一般都建在沿海地区或湖泊附近，而大空反应堆的千千瓦采用钠管设计的重要原因。

彭认为，这反映了台反应堆的主要特点，即在航空航天和台环境下，由于缺乏水源和空之间的限制，只能采用其他方法“一方面，这是台反应堆的功率只有传统轻水反应堆的百万分之一左右的一个重要原因，因此它不能做得更大。另一方面，取消水冷设计使反应堆小型化成为可能。”在他看来，如何保持小型和微型的优势并提高功率是台空核反应堆未来的方向和挑战。

像“福岛”从天而降？没那么危险

许多人担心核泄漏和发射过程中的空危机。彭熊光教授告诉记者，泰空核电站有核污染的风险，原则上是因为放射性物质。这个风险来自两个阶段。第一，发射阶段的问题可能导致放射性物质泄漏，污染地球大气环境；第二，在天文距离的飞行阶段，反应堆意外自启动可能会造成过度的空污染。

反应堆项目主任帕特·麦克克鲁尔(Pat Macclure)表示，事故在发射阶段的影响并不显著，最大辐射量“相当于在飞机上飞行”。即使铀残留物在发射过程中爆炸，峰值辐射剂量也远低于1毫雷姆，而美国人每年平均接受的辐射剂量为620毫雷姆。而且，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“自动控制功能”，一旦反应堆出现故障，就会自动关闭。

"虽然这些风险在设计上可以最小化，但它们不能完全避免."彭以为例，称福岛核电站在事故发生前设计为自动关闭，但在关键时刻安全设计完全失败，最终酿成灾难。如果一个含有大量核材料的装置从空高速坠落到地面，那就像是从天而降的“福岛”,其后果是不可预测的。

麦克克鲁尔声称，人们总是认为这会给切尔诺贝利城带来太多的空，但事实上它并不那么危险。彭还表示，目前反应堆功率还比较小，携带的核燃料也比较少，而且有一些安全设计可以尽可能将风险降到最低。