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NASA迷你核反應爐 將推動能源革命
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(綜合報導)美國航太總署(NASA)在1月18日於羅斯阿拉莫斯國家實驗室 (Los Alamos National Lavoratory)的核能博物館裡召開記者會,正式介紹研發多年的「千瓦動力」(Kilopower)核子反應爐,據NASA表示,別小看這種反應爐功率不大,它非常安全,應用泛圍很廣,從太空旅行到登陸火星,或者是小島與小社區的供電都可以應用,將是新的核能革命。 下一個大未來(next big future)報導,千瓦動力反應爐是一種安全至上的的微型核子反應爐,整個大小只有小垃圾桶那麼大(直徑15公分、高度30公分),它目前正在進行全功率運行測試,預計將在本月和未來兩個月完成。 事實上,千瓦動力並不是最早的全自動無人看顧的核反應爐設計案,然而千瓦動力採用現有的核燃料(U-235)、製造能力、測試設施、核安全專業知識,所以它的性能可以被完全掌握,也就是NASA能夠對它的安全性相當有自信的原因。 未來行星探測船安裝千瓦動力的想象圖。(圖/NASA) 據報導,目前正在測試的千瓦動力有2具、2種尺寸,一種是1千瓦的超小型,另一種是功率達到1萬千瓦的中型。要是這套核能技術表現良好,還有放大版本的「百萬動力」(Megapower),或者更大功率也可以。不過目前航太總署專注在現有的1千瓦與1萬瓦,他們計畫將來10年內,會使用5具1萬千瓦的版本,進行火星探險任務。 千瓦動力的整個系統外表像是個雨傘,最底部是直徑15公分、高度30公分的反應爐段,是以鈾、鉬混合的金屬化核燃料,之上是氧化鈹的中子反射器,可以增強核反應,鈾燃料的使用量可以進一步減少,而這整組的反應爐核心,是由氫化鋰與鎢合金所製成的外殼,可以有效隔離輻射量。而核反應產生的熱能是由海因斯230合金(鎳鉻鉬鎢合金,具有優異的高溫強度和抗氧化性能)製成的熱交換管,以液體金屬鈉來做熱循環,最上方是鈦合金與水熱管製成的散熱器,接上史特林交流發電機即可發電。 NASA對千瓦動力的解說。 整組系統由完善的物理學來自然控制,不需要人為操作即可安全地自行運作很多年。 NASA在現在以記者會的方式介紹千瓦動力,主要是為他們下階段的百萬動力來鋪路與爭取預算。NASA指出,他們設的的2百萬瓦動力系統,預計總重約35公噸,仍比現有的核反爐要來的小,甚至可以通過空運和高速公路運輸。整個開發成本在1.4億美元到3.25億美元之間。世界核能新聞(world-nuclear-news)報導,迷你反應爐的名稱叫做「千瓦動力」(Kilopower),就是依照它的功率命名的,它使用低濃度固體鈾235為燃料(7%)、鈉金屬循環傳熱管為熱交換器,利用高效史特林引擎推動交流發動機轉換成電力。 由於體積與功率很小,所以核反應後的多餘生成物也不多,大約運作15年只會出現0.12%,而且輻射汙染量也低到可以忽略不計。同樣是「千瓦動力」的研究人員,羅斯阿拉莫斯國家實驗室(LANL)的負責人派翠克.麥克魯爾(Patrick McClure)說:「這是我們第一回研究太空用的核反應爐,太空反應爐必須提供穩定、高能的電力,使太空船能夠在沒有太陽能的情況下運作,並且還要適應極端惡劣的環境下,比如火星表面。」 雖然有些政治力量在抗拒核能,但是在太空研究領域卻幾乎沒有廢核過,畢竟太空任務需要可靠的、持久的動力源,既可以在太空中進行推進,又可以為實驗裝備提供動力。目前太空用的核能主要是放射性同位素熱電發電機(RTG),簡稱核能電池,它是以鈽238衰變產生的熱能來發電的,早就已經被廣泛用於遠距離行星探測器的動力來源,比如先鋒號、航海家號、伽利略號、卡西尼號、新視野號,與現在火星上到處跑的好奇號。然而,核電池的原材料鈽238是核子武器製作的副產品,隨著美國停止生產核彈,鈽238也就不再增加,目前航太總署只剩幾十公斤,大概再幾次卡西尼號等級的太空任務就會把鈽238全都用盡。 因此航太總署太空技術委員會能源開發組的李伊.梅森(Lee Mason)說:「我們開發千瓦動力也是為將來的太空任務,找到一種比核能電池更好的選擇,核能電池只能供應幾百瓦的電量,但是我們將來要去火星探險,則需要更大的電力。我還希望千瓦動力只是第一步,將來可以演化成數百千瓦、甚至是數百萬千瓦的電力系統,提供給永久型太空基地使用。」
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