北极星核电网讯:美国航空航天局和美国能源部将征求业界的建议，在月球和火星上建造一座核电站，以支持其长期探索计划。这项建议是建立一个裂变表面动力系统，目标是在2026年前准备好飞行系统、着陆器和反应堆。
美国国家航空航天局太空技术任务理事会的核技术组合负责人安东尼·卡罗米诺表示，该计划将在20世纪20年代末开发一个10千瓦级的裂变表面发电系统，用于在月球上进行演示，然后进行安全测试，以确保其正常工作。
之后，它将与月球着陆器集成，并由运载火箭将其运送到绕月轨道上。着陆器将把它降低到地面，一旦它到达，它将准备好运行，不需要额外的装配或建造。这次演示预计将持续一年，最终可能导致在月球、火星和其他地方的长期任务。
“一旦这项技术通过演示得到证实，未来的系统可能会扩大规模，或者多个单元可以一起用于长期的月球任务，最终到达火星，”卡洛米诺说四个单元，每个单元提供10千瓦的电力，将提供足够的电力在月球或火星上建立前哨站。利用裂变表面电力系统在行星表面产生大量电力的能力，将使大规模勘探、建立人类前哨基地和利用原地资源成为可能，同时允许商业化。”
美国宇航局正在与爱达荷国家实验室合作，这是美国能源部实验室综合设施的一部分。但这个计划是否现实，六年后是否可能交付？据爱达荷国家实验室太空核能和同位素技术部主任史蒂夫·约翰逊说，答案是肯定的。
约翰逊说：“我们能够利用多年来在先进燃料和材料方面的研究和开发工作，以及最近商业航天运输的进展，来降低进度计划的风险，以满足2026年的日期。”我们正努力将商业核工业创新带到桌面上来，与美国宇航局和航空航天工业利用现有技术进行合作。”
卡洛米诺说，对这个项目的成功至关重要的技术是核反应堆、功率转换、散热和太空飞行技术。
核电站的工作原理
“低浓缩形式的核燃料将为核核心提供动力，”他说这座小型核反应堆将产生热量，并将其传递给电力转换系统。动力转换系统将由发动机组成，这些发动机的设计目的是利用反应堆的热量而不是可燃燃料运行。这些发动机利用热量，将其转化为电能，并将其调节并分配给月球和火星表面的用户设备。散热技术对于保持设备的正确工作温度也很重要。”
约翰逊说，除了在过去几十年里进行的研究和开发外，现有的专门用于制造核反应堆、功率转换、排热和太空飞行技术的物理基础设施将使2026年的时间表成为可能。
他说：“我们可以利用我们国家实验室现有的设施和技术专长，支持这项重要举措，以满足国家的时间表。”在爱达荷国家实验室，我们正在支持未来几个月的工业/合作计划，以设计这一示范反应堆，将航空航天、核能和电力公司聚集在一起，共同完成这项巨大的努力。”
卡洛米诺说，该机构已经与能源部合作，他们将共同确定任务和系统需求。爱达荷国家实验室将管理裂变表面能量月球系统的开发合同，包括其反应堆和防护罩、功率转换系统、热释放系统以及电源管理和分配系统。
“裂变表面电力系统的设计将在10千瓦左右的电力下运行10年左右，”他说，10千瓦大致相当于为5至8个大家庭供电所需的能量。
卡洛米诺说，实验室发布了一份信息请求，以评估行业利益并征集项目设计。它收到了来自大小公司的22份书面答复，这些公司都来自航空航天、核能和电力转换部门。
虽然他没有透露其中任何一家公司的名字，但他会说，这些公司在制造核反应堆、开发航天技术和制造这一特定项目所需的专用设备方面都很有经验。他补充说，美国航空和航天局和美国能源部计划在2021年初发布另一份提案请求，具体涉及核裂变发电。未来的合同授予价值仍有待确定。
他说：“政府计划授予多个短期合同，开发初步设计，然后再签订大型合同，进行最终的飞行硬件开发。”该项目预计各公司将组建团队，解决开发这一独特而复杂的电力系统所需的所有技术领域。”
卡洛米诺说，这个项目如此复杂，因为它需要整合不同的组织工程技能。
他说：“专门从事核反应堆开发的公司可能没有开发航天设备或电力转换系统的企业知识或经验。”此外，还可能有其他专门的通信设备、传感器、功率转换技术和热传输技术，这些都是通过建立伙伴关系最有效地获得的。”
月球上的核反应堆安全吗？
在月球上建造核反应堆的想法对普通公众来说可能是不寻常的，甚至是危险的。“进入核就业机构”的创始人安德鲁·克拉布特里说，虽然这项工作需要考虑很多因素，但在太空使用核能是否安全的问题并不是其中之一。
“核能以前已经在太空中使用过无数次了，”克拉布里说自从1969年11月阿波罗12号成功地经受住了巨大的温度变化之后，原子能一直在月球上运行。阿波罗12号标志着在月球上首次使用核电力系统。”
他还说，那些担心太空不受污染的人应该好好休息。
“在你说‘我们不应该用核废料污染太空’之前，要知道，你所听过的几乎每一次太空任务都使用了放射性同位素热电发电机，这种发电机的电源是钚238。”
绿色企业顾问谢尔·霍洛维茨表示，将核电站送上月球将是一件微不足道的事情，完全没有必要。
他说：“由于太阳能、风能和小规模水力发电的真正清洁能源成本迅速下降，再加上我们通过节约能源所取得的效率不断提高，我们没有理由经历一个漫长、昂贵和令人担忧的过程。”没有这个，我们可以满足我们的能源需求。”
对此，卡洛米诺说，这个项目很可能需要使用霍洛维茨引用的相同的可再生能源。未来执行的其他任务可能也需要这些设备，但在太空中运行存在着独特的挑战，可能使使用可再生能源不切实际，甚至不可能。
他说：“这些任务可能需要各种太阳能、电池、放射性同位素和核裂变发电系统，以满足广泛的要求。”在太阳能、风能和水力发电不易获得的地方，裂变表面发电是必要的。例如，在火星上，太阳的能量随季节变化很大，周期性沙尘暴可能持续数月。在月球上，寒冷的月夜持续了14天，而太阳光在两极附近变化很大，而且在永久阴影笼罩的陨石坑中看不到。在这些具有挑战性的环境中，利用阳光发电很困难，燃料供应也很有限。核裂变能提供了一种轻量化、可靠和高效的解决方案。”
《融合资本主义：保守主义者的清洁能源愿景》一书的作者、梅林克公司的创始人兼首席执行官史蒂夫梅林克说，还有其他因素需要考虑。
“当（而不是如果）出了问题，我们将如何解决问题，尤其是在紧急情况下？”他问道。”核能是如此复杂，预测每一个可预见的问题都需要零部件、技术人员和物资，这些在未来几代人看来都不可行。”
他建议美国宇航局使用太阳能光伏，他说太阳能光伏已经在太空中被用来发电，他说这是一个切实可行的解决方案。
在太阳能、风能和水力发电不易获得的地方，核裂变发电是必要的。
他在谈到太阳能光伏发电时说：“在过去10年里，成本下降了很多，以至于地球上各地的公用事业、企业和学校都在安装太阳能光伏发电。”没有灾难性的风险，比如熔毁、放射性污染和完全停电。太阳能是确保冗余性和可扩展性的最终解决方案。”
尽管有这些担忧，卡罗米诺说，安全一直是美国宇航局的首要任务。该项目仍需经过国家环境政策法的审批程序，其中包括评估项目的环境影响，电力系统的设计将使核燃料在月球表面之前甚至不会被激活。
他说：“与地面反应堆不同，太空核反应堆没有拆除或更换燃料的意图。”
卡洛米诺说，在10年的任务结束时，他们还计划安全地退役。
他说：“在生命的尽头，系统将关闭，辐射水平将逐渐降低到安全水平，供人类进入和处理。”使用过的系统可以转移到一个不会对机组人员或环境构成任何威胁的远程存储位置。”
自由生物安全公司首席医疗创新官何塞·莫雷博士说，即使月球上的设施发生事故，对地球的风险也很小。这是因为地球受到大气层的保护，大气阻挡了外层空间产生的致命辐射。
他说：“辐射有多种形式，宇宙射线是最有害的一种，宇宙充满了这种射线。”此外，其他形式的辐射也随处可见。”
莫雷博士补充说，一些公司表示有兴趣参与这项努力，包括蓝色起源，和BWXT。Blue Origin不会向CNBC提供评论，BWXT也没有回复评论请求。
他说：“这是一个综合性的能源工程公司，传统的航空航天公司，以及新的航空公司。”
虽然这项努力还处于起步阶段，但它表明核能工业仍在探索新的领域。莫雷博士说，尽管核能问题具有复杂的政治性质，但它的优势使其成为推动美国在太空努力的理想选择。
他说：“核能一直是一种非常清洁的能源形式，而且非常有效。”现实地说，它将是深空探索的关键，更重要的是，对于人类成为一个多行星物种。在下一个有效率的太空探索中，这种新的能源形式将在黎明前被发现。”
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