27、太空核动力系统：技术、应用与安全

太空核动力系统：技术、应用与安全

1. 材料特性与再入需求

在太空探索中，一些材料展现出了卓越的性能。它们能够承受极高的温度，并且强度特性通常会随着温度的升高而增强。在正常运行时，这些材料的表面发射率通常较高，有助于增强向热电装置热端的辐射热传递。

航天器的防热罩（aeroshells）在再入过程中必须承受高加热率、气动压力以及由此产生的温度梯度所引发的热应力。相对致密的多晶石墨是出色的热沉，对于导致热屏蔽层高度烧蚀的浅角度再入表现良好。而对于以短时间但高加热率为特征的陡角度再入，碳 - 碳复合材料则能很好地承受由此产生的热应力。

2. 太空反应堆的基本子系统

太空反应堆动力装置主要由以下基本子系统构成：
|子系统|功能|
| ---- | ---- |
|反应堆堆芯|通过核裂变产生热量|
|反应性控制|控制反应堆的反应性|
|辐射屏蔽|保护航天器和动力系统组件免受辐射|
|热传输|将堆芯产生的热量传递出去|
|能量转换|将热能转换为电能|
|废热散热器|散发废热|

高功率、紧凑型堆芯通常需要使用高浓缩铀（HEU），太空反应堆设计中典型的铀 - 235 浓缩度大于 90%。太空反应堆设计涵盖了热谱、超热谱和快谱堆芯。在几千瓦到几十千瓦的功率水平下，慢化系统所需的燃料较少，质量也较低；而在更高功率下，快谱反应堆通常在质量上更具优势。

反应性的控制方式主要有两种：
- 堆芯内滑动控制棒 ：直接在堆芯内调节反应性。
- 外部反射器控制 ：