俄羅斯為核動(dòng)力飛船反應(yīng)堆組裝出“熱源”

為了更遠(yuǎn)、更快地飛向太空，研發(fā)人員一直對(duì)核動(dòng)力飛船傾注心血。近日，該領(lǐng)域的研發(fā)取得一項(xiàng)實(shí)質(zhì)性進(jìn)展：俄科研人員組裝出了為未來核動(dòng)力飛船反應(yīng)堆服務(wù)的“熱源”——核燃料釋熱元件，隨后的一系列測(cè)試將于今年展開。

該元件的領(lǐng)銜設(shè)計(jì)單位——俄能源技術(shù)科研和設(shè)計(jì)研究所的首席設(shè)計(jì)師切列普寧日前對(duì)媒體說，未來的行星際飛船應(yīng)著重考慮采用核動(dòng)力裝置。該研究所制定的核動(dòng)力裝置規(guī)劃，已于2009年獲得俄總統(tǒng)領(lǐng)導(dǎo)的現(xiàn)代化與經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)展委員會(huì)批準(zhǔn)，該裝置的草圖設(shè)計(jì)已在2011年年底定稿。

依據(jù)設(shè)計(jì)，這種核動(dòng)力裝置將采用尺寸不大的氣冷式快中子反應(yīng)堆，所用核燃料為高濃縮二氧化鈾，其濃度高于普通核電站燃料。二氧化鈾發(fā)生核裂變后，會(huì)產(chǎn)生極高熱能，這些熱能要通過反應(yīng)堆內(nèi)的釋熱元件并借助氣態(tài)載熱劑輸送到反應(yīng)堆外。這一重要元件已在本月初由俄聯(lián)邦能源署下屬研制機(jī)構(gòu)組裝完畢，目前全球尚無與之類似的元件。

切列普寧介紹說，俄最終制成的將是兆瓦級(jí)核動(dòng)力裝置，其工作溫度比同類普通裝置高約一千攝氏度。為適應(yīng)這種高溫，反應(yīng)堆釋熱元件的外殼將采用以鉬制成的難熔金屬單晶熔合物材料。從反應(yīng)堆內(nèi)導(dǎo)出的熱能會(huì)推動(dòng)渦輪機(jī)組發(fā)電，所生成的電能將源源不斷地供電噴發(fā)動(dòng)機(jī)使用。

這種發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的氦-氙混合劑會(huì)通過電離生成離子流，而核電所生成的強(qiáng)大電場(chǎng)會(huì)推動(dòng)該離子流向飛船后方高速噴出，從而獲得噴射推進(jìn)力，使飛船以更短時(shí)間飛向火星等太陽系行星，或在近地空間繞飛更長(zhǎng)時(shí)間。在這一過程中，不會(huì)有放射物被釋放到太空中。據(jù)估算，如此制成的電噴發(fā)動(dòng)機(jī)的單位推進(jìn)力是化學(xué)燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的20倍。

據(jù)參與研發(fā)的俄“克爾德什”科學(xué)中心主任卡羅捷耶夫回憶，其“前輩”于上世紀(jì)60年代開始研制航天核動(dòng)力裝置，但最初制成的發(fā)動(dòng)機(jī)在工作異常時(shí)會(huì)噴出放射性氫，如今的設(shè)計(jì)方案已修訂了無數(shù)次。

如一切順利，包含上述所有元部件的核動(dòng)力裝置將于2018年建成。迄今，俄已從國(guó)家預(yù)算中為研制相關(guān)反應(yīng)堆、發(fā)動(dòng)機(jī)和太空艙總共撥款170億盧布(約合31億元人民幣)。