为什么说太空核反应堆是太空飞行器电源的最佳选择?
各种太空飞行器上都装备有非常复杂的 电子设备,其中包括电子计算机、自动控制装 置、通信联络系统等等,这些系统的运转需要 使用大量可靠的电能。一个星际飞行器来回 航程需要数年甚至十几年的时间,而且在此期 间,它还要与地面保持不断的联系。 针对这种 情况,对这些太空飞行器上的电源的要求就非常高,首先这种电源要有非常大的容量,其次 这种电源一定要有特别可靠的性能。开始,人们在太空飞行器上使用燃料电 池;后来,又采用太阳能电池作为太空飞行器 的电源;还有直到现在仍被广泛采用的核电 池。 但是,太空飞行器对于电源容量的需要越 来越大,性能上也要求越来越可靠。燃料电 池、太阳能电池和核电池都存在...全部
各种太空飞行器上都装备有非常复杂的 电子设备,其中包括电子计算机、自动控制装 置、通信联络系统等等,这些系统的运转需要 使用大量可靠的电能。一个星际飞行器来回 航程需要数年甚至十几年的时间,而且在此期 间,它还要与地面保持不断的联系。
针对这种 情况,对这些太空飞行器上的电源的要求就非常高,首先这种电源要有非常大的容量,其次 这种电源一定要有特别可靠的性能。开始,人们在太空飞行器上使用燃料电 池;后来,又采用太阳能电池作为太空飞行器 的电源;还有直到现在仍被广泛采用的核电 池。
但是,太空飞行器对于电源容量的需要越 来越大,性能上也要求越来越可靠。燃料电 池、太阳能电池和核电池都存在着这样那样的 缺点。于是,人们最终选择了比较理想的太空 飞行器的电源——太空核反应堆。
太空核反应堆的工作原理与陆上的核反 应堆基本一样,只是由于前者是在太空飞行中 使用,要求反应堆体积小,轻便实用。为此太 空反应堆所用的燃料是纯铀235。这种核反应 堆连同控制装置,大约像2000克重的小西瓜 那样大。
反应堆运行中产生的热能通常用以下两 种方法转换成电能:一种方法是,像陆上核电站那样用蒸汽推 动汽轮发电机组发电。其能量转换率高达 30%。但缺点是气轮发电机转速很高,这在太 空飞行无人维修的情况下,很难做到长期安全 运行。
在实际使用中一般不采用这种方法。另一种方法是,以热离子方式发电。它不 需要转速很高的气轮机,使用起来非常简便。 这种方式可以长期稳定地发电。它是利用热 离子二极管来完成能量转换的。先将热离子 二极管的发射极(阴极)紧靠着反应堆中的燃 料元件。
当核裂变反应产生的热量将发射极 加热到1500~2000℃的高温时,发射极中 的自由电子就得到足够的能量而飞出。这时, 二极管的收集极(阳极)就将电子收集起来, 结果在阳极和阴极之间形成通路,产生了 电流。
太空核反应堆不仅可用作太空飞行器的 主要能源,而且还是未来考察和开采月球矿藏 的理想电源,甚至在太空中建立起人类的太空 核电站也同样离不开它。收起