太空中的核电站
责任编辑：chineselng 浏览：2391次 时间： 2008-04-03 10:39:03
免职声明：本网站为公益性网站，部分信息来自网络，如果涉及贵网站的知识产权，请及时反馈，我们承诺第一时间删除！
This website is a public welfare website, part of the information from the Internet, if it involves the intellectual property rights of your website, please timely feedback, we promise to delete the first time.
电话Tel: 19550540085: QQ号: 929496072 or 邮箱Email: Lng@vip.qq.com
摘要: 1978年1月24日，前苏联军用卫星“宇宙954”号因控制机构失灵而坠入大气层，变成许多小碎片，散落在加拿大的西北部地区。加拿大政府就此向前苏联提出抗议，并要求赔偿损失。国外一些报刊也就此纷纷发表评论。 怎么卫星坠毁于他国，竟引起抗议和纠纷呢？原来在前..
|
1978年1月24日，前苏联军用卫星“宇宙954”号因控制机构失灵而坠入大气层，变成许多小碎片，散落在加拿大的西北部地区。加拿大政府就此向前苏联提出抗议，并要求赔偿损失。国外一些报刊也就此纷纷发表评论。 怎么卫星坠毁于他国，竟引起抗议和纠纷呢？原来在前苏联这颗军用卫星上装有核反应堆，卫星失事后变成碎片散落在地面上，就会产生污染。人们由此知道，核反应堆已被搬上太空，成为当时超级大国争夺空间的重要工具。 其实，美国在这方面也毫不示弱。早在1965年，它就发射了一颗装有核反应堆的卫星。 将核反应堆装在卫星上，主要是用它提供重量轻、性能可靠、使用寿命长和成本较低的电能。 在卫星上装有各种电子设备，包括电子计算机、自动控制装置、通信联络机构、电视摄像和发送系统等，都需要使用大量可靠的电能。对于用来探测火星、木星等星体的行星际飞行器，配备的电子设备就更多更复杂，而且来回航程就要数年至十几年。在此期间，还要与地球保持不断的联系，因此，这种太空飞行器上所用的电源，就要求容量更大，性能更加可靠。 为了满足太空卫星和飞行器的用电要求，人们进行了各种试验研究。 60年代初期，首先在卫星和太空飞行器上使用了燃料电池。这种电池和普通化学电池（即干电池）不同，它实际上是一种发电设备。只要向电池中不断地注入反应物质（流体）。排出反应的产物，燃料电池就能长期连续地进行工作。  通常广泛采用的是氢－氧燃料电池。由于这种燃料电池是一种把燃料具有的化学能，也就是氢－氧燃料的燃烧热能连续而直接地转变成电能，没有作机械运动的零部件，所以它的工作稳定可靠。不仅如此，它除了能得到需要的电能外，还可以得到与燃料的消耗量相同的水。这种水经过净化以后就可供人饮用。这对太空飞行器来说，是一种宝贵的副产品。美国的“阿波罗”飞船登上月球，就采用了氢－氧燃料电池。但是，燃料电池的成本高，使用寿命最长为几十天，不能满足长期使用的要求。堪称空间电源大力士的核反应堆，其电容量从500瓦至几千瓦，甚至可高达百万瓦。在这种情况下，对于要求电源容量越来越大的一些太空飞行器来说，就理所当然地选用核反应堆作电源了。 太空核反应堆在工作原理上与陆地上的核反应堆基本一样，只是前者由于在太空飞行中使用，要求反应堆体积小，轻便实用。为此，太空核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2千克重的小西瓜那么大。反应堆运行时产生的热量，一般用以下两种办法转换成电能：一种办法是，将装有液态金属（如水银或钾钠合金）的管子从反应堆中通过，液态金属就吸收热量变成蒸气，来推动汽轮发电机发电。它的优点是，能量转换效率高，可达30%。缺点是，汽轮机的转速很高，达到每分钟1万转，这在空间飞行无人维修的情况下，很难做到长期安全运行。因此，这种办法未能得到实际使用。另一种方法是，以热电偶或热离子方式发电。它不需要转速很高的汽轮机，所以使用简便，可以长期稳定地发电。但热电偶的转换效率只有2%，绝大多数热量都浪费掉了。而热离子转换效率比热电偶高得多，是很有发展前途的一种换能方法。 热离子换能是利用热离子二极管来完成。它是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。 太空核反应堆不仅用作空间飞行器和卫星的主要能源，而且还是未来用于考察和开采月球矿藏的理想电源。在人类征服宇宙空间的伟大事业中，空间核反应堆无疑将是最得力的助手之一。 |
分享到:
