Kilopower實驗結果證明：核裂變系統可以提供太空探索能力
【摘要】Kilopower已完成所有主要的地面測試，結果證明，核裂變系統可以提供太空探索能力。項目進展的下一個重要步驟是飛行測試。
Kilopower核電站在月球表面的渲染圖
5月2日（周三），科學家、工程師和記者在克利夫蘭的NASA（美國國家航空航天局）格倫研究中心召開新聞發布會，宣布Kilopower核電站項目的最新成果：完成了所有主要的地面測試，達到或超過了開發團隊的預期。
NASA正在開發實驗反應堆，為長期載人任務提供可靠的能量，用於月球、火星和其他目的地。
幾十年來，航天器依靠核電作為一種緊湊、可靠的電力來源，特別是在太陽能不可行的任務上，如探索月球極地地區。
在諸如Voyagers和Curiosity這樣的航天器中，一種被稱為放射性同位素熱電發電機（radioisotope thermoelectric generator，RTG）的裝置將放射性衰變的熱能直接轉換成電力。儘管RTG並不是特別有效，但它們很簡單，沒有移動部件，因此非常適合不需要維修的應用。
但是，許多未來的任務，特別是涉及人員的任務，需要比RTG能夠產生更多的能量。這就是為什麼NASA和DOE（美國能源部）正在合作建立一個可立即使用的核反應堆，這種反應堆可以從活躍的核裂變或原子分裂中獲取能量。
在新聞發布會上，NASA和DOE官員宣布成功完成了實驗反應堆的地面試驗，稱為使用斯特林技術的Kilopower反應堆（Kilopower Reactor Using Stirling Technology，KRUSTY）。該小組分四個階段在美國能源部內華達國家安全基地（Nevada National Security Site，NNSS）對反應堆進行了測試。前兩個階段是沒有電力的，以確保組件的反應如預期。在第三階段，團隊逐漸增加了堆芯功率。最後一個階段包括一個28小時的滿功率測試，模擬了實際任務。
該小組評估了反應堆的啟動順序、穩態性能、效率等等。據Kilopower首席工程師Marc Gibson稱，在每個類別中，測試反應堆均達到或超過了團隊的基準，在真空條件下以滿功率運行。
Marc Gibson在NNSS的KRUSTY上安裝設備
Marc Gibson說，這些結果的重要性是難以誇大的。從上世紀70年代末到21世紀初，由於成本高昂且時間冗長，研究空間預備裂變反應堆已陷入困境，導致許多項目被取消。「這是美國40年來第一個核裂變反應堆概念的首次核動力運行。」
裂變反應堆比RTG具有許多實際優勢。例如，RTG通常只能產生幾百瓦，但反應堆可擴展到10000瓦。根據NASA發布的聲明，四個核電站可以提供足夠的電力建立一個外星的前哨基地。
與連續運行的RTG相比，裂變反應堆的另一個優點是，其輸出可以根據當前的需求進行調整。這也意味著它可以在發射和旅行期間保持休眠狀態，並在達到目的地後開啟。NASA官員在聲明中說，這種能力，加上裂變反應堆相對於RTG在效率上的提高，意味著Kilopower發電機可以維持1千瓦的輸出功率至少10年。
自我調節一直是反應堆設計的關鍵要求。這一功能不僅提高了反應堆的安全性，而且使宇航員不必監控控制器。
該系統的工作原理就像恆溫器一樣，反饋使設備保持在預設溫度。如果反應堆過熱，發電的斯特林發動機將從鈾核吸取更多熱量。如果太冷，堆芯會自然收縮，捕獲更多的自由中子，從而增加裂變的速度。
針對俄羅斯最近啟動的浮動核電站的擔憂，Poston（國家核安全局的洛斯阿拉莫斯國家實驗室的首席反應堆設計師）解釋說，反應堆對公眾構成的風險很小或沒有風險。他說，NASA遵循所有相關協議，包括聯合國制定的協議。此外，反應堆在遠離地球之前不會開啟。「我們已經做了計算，以表明，在所有最壞情況下，我們不認為反應堆有機會出現意外。」
該小組還考慮到反應堆現場的安全問題。NASA約翰遜航天中心的工程師們正在設計集裝箱，以便現場安全地儲存乏燃料，因為將其返回地球是不切實際的。反應堆沒有放射性冷卻劑，可能會造成污染風險，開發團隊正在研究各種機制，以保護宇航員免受反應堆可能發射的輻射，包括建築物的保護和將部分反應堆埋在地面下。
Gibson說，儘管原型堆與部署在太空中的反應堆還不太一樣，但其設計時已考慮到了飛行部件。項目進展的下一個重要步驟是飛行測試，儘管NASA尚未對其進行規劃。
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