美国完成千瓦级空间堆测试

张 焰 伍浩松 王 树

今年5月，美国国家航空航天局宣布已完成Kilopower千瓦级空间堆测试。此次测试于2017年11月—2018年3月在内华达国家安全试验场区进行。

Kilopower千瓦级空间核反应堆的特性

Kilopower是一种千瓦级空间核反应堆，具有结构简单，造价低，并使用成熟技术等特点，可作为深空探索的动力系统和外星前哨站的能源供应系统。

与传统核反应堆一样，Kilopower使用铀-235裂变产生的能量。与以水为冷却剂并使用二氧化铀燃料的传统反应堆不同的是，Kilopower使用钠热管以非能动方式将热量从堆芯传导至斯特林发电机，并以铀钼合金为燃料。

Kilopower使用铀钼合金堆芯，堆芯外围是氧化铍反射层，功率为1～10千瓦，可连续运行10年不用换料。通过从反应堆一端插拔碳化硼单棒来控制其启动和停堆。氧化铍反射层可将中子弹回堆芯，提高自调节裂变反应的效率。紧密围绕堆芯的热管将堆芯热量传递至斯特林发电机，将热能转换为电能。设置了一个伞状冷却阵列，排出过剩的热量。

Kilopower采用模块化设计，将自持式反应堆装置与斯特林发电机组合在一起，为深空探测器或火星等外星前哨站提供能源。4座Kilopower反应堆即可满足火星前哨站的电力需求。

Kilopower千瓦级空间核反应堆的研发测试

Kilopower研发项目由美国航空航天局和能源部于2015财年启动，目标是验证空间堆各子系统的技术准备水平。

该项目包括三项研究内容：第一是Kilopower原型堆测试，包括研制和测试800瓦原型堆。第二是火星Kilopower系统的概念设计，包括根据800瓦原型堆设计能够满足火星前哨站能源需求的3～10千瓦动力系统。……