登陆注册
28936300000031

第31章 空间核技术

空间技术与核技术是现代高技术的两大重要领域,而这两门技术的完美结合则是现代人类智慧的又——结晶。

核能源可以成为航天的动力。

自从1957年前苏联发射第一颗人造卫星以来,在宇宙空间,已有来自世界各国的4500颗卫星。至20世纪90年代中约有70颗卫星采用了同位素电池和核反应堆电源。美国于1965年4月发射的SNAP-10A卫星,虽只运行43天,却是世界上第一个利用核反应堆电源的卫星,这表明核反应堆电源是可以作为空间能源而加以利用的。

空间核反应堆能源的研究起步于美苏对峙的20世纪50年代。现在,从中国航天技术发展战略考虑,也只有空间反应堆电源才能满足航天事业发展的要求。

虽然各国都在积极发展空间核反应堆能源,但反应堆在使用中或在事故条件下是否对人造成危害?对地面或近地空间是否产生污染?是否会因发射、操作失误或失控而产生爆炸?

据文献记载,在美国发射的38个空间核电源中,共发生4起事故,但没有发生人身伤害后果。

前苏联的空间核能源发生了两起较大事故,但检测表明未造成放射性污染。

首先,对空间核能源应有使用评价。

与太阳电池-蓄电池组合电源不同,空间核能源与光照无关,可在强磁场和尘埃流等等恶劣环境下工作,适合于星际和深空探测。核电源具有抗辐射能力,适合机动飞行,可用于大功率、长寿命、低轨道的航天器。例如可作为多功能军用卫星和空间站电源。

空间核电源具有结构紧凑,造价低,寿命长的优点:一个电功率为100千瓦的空间核反应堆,堆的本体积仅为20余升。在造价方面,美国在大量试验的基础上估计,一个100千瓦的电力系统,采用核反应堆将比用太阳能节省约4/5的费用;法国曾对200千瓦系统进行比较,初次生产(包括研究开发费用)价格与太阳能系统相当,若重复生产,其价格只相当于大阳能系统的1/100.

空间核反应堆能源目前使用寿命目标为3~5年,计划21世纪初达到7~10年。

其次,再谈安全评价问题。

联合国和平利用空间科学技术委员会在1978年“宇宙-954事故”后,对原子能在空间的和平利用作过多次讨论。那次事故发生在1978年1月24日,前苏联军用卫星宇宙-954号,因控制机构失灵坠人大气层,变成许多小碎片,散落在加拿大。

1992年,又进行了专门讨论,专家们认为只要采取下列措施,空间使用核能是安全的:

(1)卫星进入工作轨道前,反应堆不能启动;

(2)带核反应堆电源系统的卫星在低轨道使用时,必须有两套独立系统保证核电安全;

(3)反应堆的燃料除不能用钚-239外,其他浓度的核燃料未受限制。

前苏联在“宇宙-954事故”后进行了两年的研究,制定出一整套确保反应堆系统安全的措施:

(1)发射前任何情况下保证反应堆处于次临界(包括掉入水中、石油和沙漠中)状态;

(2)有两套独立的安全的工作系统保证核安全:当停堆(事故停堆或任务完成后停堆),能用电火箭将核电源推人高轨道;当此计划失败后,卫星掉到110~100公里时,由地面或仪表库单独发出指令,引爆核屯源,使核电源系统粉化,其可靠性为0.99995;当再一次失败时,卫星降到90公里时,空气的摩擦力将使核电源系统解体,燃料元件弹出,烧毁。保证掉到地球上粉尘的放射性活度极小,与地面本底差不多。

无论是美国还是俄罗斯,对反应堆的控制系统的设计都增加了安全性。

据美国和俄罗斯空间核反应堆的运行状况和安全分析结果,反应堆的主要危险来自于运载工具的飞行器本身非核电部分及反应堆冷却剂丧失事故。但即使发生事故,空间核反应堆的放射性污染不大,不会对环境造成超过允许剂量的污染。

有关空间核能源的另一个设想是,在月球建立能源基地。

美国科学家曾于1968年提出,在地球轨道上,发射巨大的太阳能电池卫星,利用它再将太空中获得的电力用微波送回地球。这一设想将在21世纪初成为现实。

日本材料科学技术振兴财团进一步提出了月面能源基地构思。根据这一设想,日本将于2010年,在月球表面上设置大型日镜对太阳光进行聚光,再由发电装置转换成电力,把所得电力变换成激光返回地球的输电装置。发电规模为500千瓦,地面接受其电力约1/10的50千瓦,这是第一阶段。

2020年以后为第二阶段,计划在月面设置发电规模为400000千瓦的原子反应堆,以静止轨道上的长中继卫星为中介,向具有150米抛物线聚光镜的地面接受电力基地供应激光,激光强度设想为3~5千瓦/平方米,可获得约6000千瓦电力,届时还将验证太空发电对环境和氧气的影响。

第三阶段定于2050年时实施,届时将在月面建立1000个100000千瓦的长期反应堆,可利用月球上的铀资源,实行发电,地面可获得20000千瓦/个的电力,共计20000000千瓦总电力。

第四阶段为2100年以后,再由核发电向太阳能发电转移,从而建立永久性的能源供应基地。

人类的智慧是无穷的,核能的前景永远是光明的。

同类推荐
  • 海洋知识小百科——地理篇

    海洋知识小百科——地理篇

    本套书共分10个分册,分别从海洋、地理、水文、气象、探险、航运、生物、工程、文化、军事、渔业10个不同的角度对海洋做出了诠释,力图通过图文并茂的展现,向广大读者展示一个生动而立体的海洋世纪。
  • 讲给中学生的课外知识-行·环保小事

    讲给中学生的课外知识-行·环保小事

    在现代社会,随着人类生产力的迅速发展,人们除了为满足生存这类硬性需求而进行生产之外,还对于一些不必要的软性需求投入了大量的人力与资源,比如包装消费,这一点在饮料工业中表现得最为明显。
  • 探索未知-中国三大三角洲

    探索未知-中国三大三角洲

    探索未知,追求新知,创造未来。本丛书包括:奇特的地理现象、遗传简介、生活物理现象解读、奥妙无穷的海洋、认识微生物、数学经典题、垃圾与环境、湛蓝浩瀚四大洋、生物的行为、漫谈电化学、数学古堡探险、中国的世界文化遗产、中国古代物理知识、中国三大三角洲、中国的地理风情、多姿的中国地形、认识少数民族医学、悠悠的中国河流等书籍。
  • 如何维修洗衣机

    如何维修洗衣机

    洗衣机的漏电指本不应该带电的机体外壳有了对人体有威胁的对地电压;洗衣机的静电是由绝缘零部件运动摩擦生的,人手触及后会有明显的电击感;洗衣机的感应电则是由于电磁感应而产生,在洗衣机的绝缘情况良好时,洗衣机外部非带电金属部位感应上了电荷,通常情况下,感应电不会对人身安全造成危害。
  • 电磁(科学探究丛书)

    电磁(科学探究丛书)

    本书主要讲述的内容包括以下方面:电磁学概述、人类对电磁学的研究、电磁学的发展、电气化时代的到来。
热门推荐
  • 陨冰

    陨冰

    被剑气洞穿心脏,因一颗石头复活,却带着石头上的诅咒活着。在寻找破解诅咒的路上,奇异诡见的术法,神秘莫测的神通,一切端倪渐渐浮现,这里面是否有一只无形的手推动着一切,终于他发现,原来推动这些的是一个他意想不到的人。第一卷,离恨,已经开启。求推荐,点击,收藏和书评。谢谢支持。
  • 红猫演义

    红猫演义

    红猫乱世,异火焚天,战神雄起,断炎劫天!
  • 魂穿废柴之王妃莫慌

    魂穿废柴之王妃莫慌

    为寻魂魄散落在下界的好友,不惜夺舍变废柴,不幸遇到某位渡神劫的魔王,唐姝表示:魔王?求罩!有一位闷骚好胜一心修炼的女人,在遇到几个人生挚友后突觉人间值得,却意外导致挚友身亡,苦寻多年来到下界,找到挚友的同时,还收获了一枚英俊潇洒的魔王大人。某女表示,这人间可太特么值得了!本文主打剧情,非宫斗宅斗,女主前期用脑,后期动武。爱情友情虐渣打脸应有尽有。
  • 女婿来说没人比我更强大

    女婿来说没人比我更强大

    暴富之后,赵睿的人生格言只有一个字——买!入赘三年,老丈人看不起,没关系,送你一个慈禧同款夜明珠!觊觎我老婆?对不起,连人带车都给你砸了!老婆想要整个世界,整!必须整!
  • 致我错过的那个人

    致我错过的那个人

    这里就是一个人生驿站,你从你的人生旅途中走到这里,而我也从我的人生旅途中走来这里,我们在这驿站里相遇,然后相识,但当我们休息完之后,我们就会离开,踏上各自的人生旅途,我们将会错过,不会再相遇……
  • 最强女神系统

    最强女神系统

    他是一个屌丝,他有未来女神相伴。他的样貌一般,却有富家千金追他。有一天,刘星捡到一枚戒指,从此他开始发迹了......
  • 我为你而来

    我为你而来

    维安,唯安就好,就像这个名字一样,她贪图安逸,从小到大的生活普通到有些倒霉,人人都说宁当鸡头不做凤尾,可她一直是凤尾女孩,在最好的学校里考最后一名,爱上最帅的男孩成为人人耻笑的对象,她只有在日记中才敢大吐心声“除非我十年后的老公站在我面前,证明他不是乔御,否则我非乔御不嫁”。
  • 天行

    天行

    号称“北辰骑神”的天才玩家以自创的“牧马冲锋流”战术击败了国服第一弓手北冥雪,被誉为天纵战榜第一骑士的他,却受到小人排挤,最终离开了效力已久的银狐俱乐部。是沉沦,还是再次崛起?恰逢其时,月恒集团第四款游戏“天行”正式上线,虚拟世界再起风云!
  • 思念刻入年华

    思念刻入年华

    梦里的故事与临别的生活
  • 天行

    天行

    号称“北辰骑神”的天才玩家以自创的“牧马冲锋流”战术击败了国服第一弓手北冥雪,被誉为天纵战榜第一骑士的他,却受到小人排挤,最终离开了效力已久的银狐俱乐部。是沉沦,还是再次崛起?恰逢其时,月恒集团第四款游戏“天行”正式上线,虚拟世界再起风云!