核電站怎樣在太空運行？

　　早在1965年，美國就發(fā)射了一顆裝有核反應(yīng)堆的人造衛(wèi)星，將核電站首次搬上了太空。

　　1978年1月，蘇聯(lián)發(fā)射的軍用衛(wèi)星“宇宙”254號因控制機構(gòu)失靈而墜人大氣層，變成許多小碎片，散落在加拿大的西北部地區(qū)。

　　由于碎片污染環(huán)境，影響人體健康和生物的生存，加拿大政府提出抗議，并要求賠償損失。

　　將核反應(yīng)堆裝在人造衛(wèi)星上，主要用它來提供重量輕、性能可靠、使用壽命長和成本較低的電能。

　　在人造衛(wèi)星上通常都裝有各種電子設(shè)備，包括電子計算機、自動控制裝置、通信聯(lián)絡(luò)機構(gòu)、電視攝像機和發(fā)送系統(tǒng)等，需要使用大量的電能。對于用來探測火星、木星等星體的行星際飛行器，配備的電子設(shè)備就更多更復(fù)雜，而且來回航程就要數(shù)年至十幾年。在此期間，還要與地球保持不斷的聯(lián)系。因此，這種太空飛行器上所用的電源，就要求容量更大，性能更加可靠。

　　人們起初是在人造衛(wèi)星和太空飛行器上使用燃料電池。這種電池雖然工作穩(wěn)定可靠，能提供所需要的電能，但它的成本高，使用壽命較短，不能滿足長期使用的要求。

　　后來，人們又采用太陽能電池作為人造衛(wèi)星和太空飛行器的電源。然而，當(dāng)衛(wèi)星運行到地球背面或者在月球上漫長的黑夜（一個“月夜”相當(dāng)于地球上的14個晝夜），或者向遠離太陽的其他行星飛行中，太陽能電池根本無法工作。

　　此外，即使在有陽光的條件下使用太陽能電池，但當(dāng)需要提供大容量的電能時，僅電池的集光板就大到上千平方米，這在太空飛行中顯然是難以做到的。

　　因此，人們最后才找到了比較理想的人造衛(wèi)星和太空飛行器用的電源—太空核反應(yīng)堆。

　　在采用核反應(yīng)堆作為太空飛行器電源之前，還廣泛使用了核電池。

　　直到現(xiàn)在，世界上各個國家的一些太空飛行器還廣泛采用這種核電源。

　　核電池的使用壽命一般可達5-10年以上，電容量可達幾十至上百瓦。但是，它的電容量與太空核反應(yīng)堆比起來就顯得微不足道了。

　　太空核反應(yīng)堆的電容量可達500瓦至幾千瓦，甚至可高達100萬瓦。這樣，對于要求電源容量越來越大的一些太空飛行器來說，就理所當(dāng)然地選用核反應(yīng)堆作為電源了。

　　太空核反應(yīng)堆在工作原理上與陸地上的核反應(yīng)堆基本一樣，只是前者由于在太空中飛行使用，要求反應(yīng)堆體積小，輕便實用。

　　為此，太空核反應(yīng)堆所用的燃料是純鈾235。這種核反應(yīng)堆連同控制裝置，大約像2千克重的小西瓜那樣大。反應(yīng)堆運行中會產(chǎn)生熱能，將裝有液態(tài)金屬（如水銀或鉀鈉合金溶液）的管子從反應(yīng)堆中通過，液態(tài)金屬就吸收熱量變成蒸氣，來推動汽輪發(fā)電機組發(fā)電。它的能量轉(zhuǎn)換率高，達30%左右。

　　但是汽輪發(fā)電機的轉(zhuǎn)速很高，這在天空飛行無人維修的情況下，很難做到長期安全運行。因此，這種辦法未能實際使用。

　　后來，出現(xiàn)了一種新的能量轉(zhuǎn)換辦法，這就是熱離子換能法。它是利用熱離子二極管來完成能量轉(zhuǎn)換的。

　　太空核反應(yīng)堆不僅用作太空飛行器和人造衛(wèi)星的主要能源，而且還是未來用于考察和開采月球礦藏的理想電源。

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