星球表面探测用核反应堆电源初步研究

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1、第21卷第3期2015年5月载人航天MannedSpaceflightV01．2lNo．3May2015星球表面探测用核反应堆电源初步研究彭磊1，谢奇林2，范中国电子科技集团公司第十八研究所，天津300384：晓强2，梁文峰2，任保国12．中国工程物理研究院核物理与化学研究所，绵阳621900)摘要：空间核反应堆电源能在缺乏太阳光照的环境中满足大功率、长时间供电的需求，美国和俄罗斯均将其确定为空间技术中优先发展的重点。对此背景，以安全可靠、技术可行和整体最优为原则，结合美国、苏／俄研发经验．对用于星球表面探测的空间核反应堆电源进行了初步研究。通过

2、对反应堆、控制与保护、屏蔽，以及热电能量转换和传热散热的分析，提出了采用UO，燃料的快堆、液体碱金属或热管冷却、斯特林或温差电能量转换的初步选型．并提出了核反应堆电源发射和在星球表面布置的初步实现过程．可为星球表面核反应堆电源设计提供基础。关键词：空间电源；核反应堆；深空探测；星球表面中图分类号：V442文献标识码：A文章编号：1674—5825(2015)03-0237-06PreliminaryStudyonNuclearReactorPowerSourceforPlanetaryPENGLeil，XIE(1SurfaceExploratio

3、nsQilin2，FANXiaoqian92，LIANGWenfen92，RENBaogu01TianjinInstituteofPowerSources，Tianjin300384，China；2．InstituteofNuclearPhysicsandChemistry，ChinaAcademyofEngineeringPhysics，Mianyang621900，China)Abstract：Spacenuclearreactorpowersourcecansatisfytheelectricalpowerdemandsforhighpow

4、—erlevelsandlongperiodsintheenvironmentwheresunlightislacking．ItisidentifiedbyUSandRussiaasakeyofhigh-priorityinspacetechnologies．Nuclearreactorpowersourceforplanetarysurfaceexplorationswaspreliminarilystudiedbasedontheprincipleofsafetyandreliability，techni-calfeasibilityands

5、ystemicoptimization，consideringtheresearchanddevelopmentexperiencesofUSandSovietUnion／Russia．Thereactor，controlandprotection，shield，thermaltoelectricalener-gYconversionandheattransferanddissipationwereanalyzed．ApreliminaryschemeadoptingfastreactorusingU02fuels，liquidalkali—me

6、talorheatpipecooling，andStirlingorthermoelectricener—gYconversionwasproposed，andthepreliminaryprocedureforthelaunchanddeploymentonplane—tarysurfacesofnuclearreactorpowersourcewasalsoputforward，whichcouldprovideabasisforthedesignofnuclearreactorpowersourcesforplanetarysurfaces

7、．Keywords：spacepowersource；nuclearreactor；deepspaceexploration；planetarysurface1引言星球表面探测是深空探测的重要内容。我国正在开展月球探测工程，火星探测也在论证过程中‘1'2

8、。在星球表面探测中，由于弱太阳光照、极端高低温、尘暴等恶劣环境的影响，以及可能高达数十千瓦的电功率和长达十年以上的任务周期的要求，传统的太阳电池．蓄电池电源往往不能满足需要。对于约50kW以上的电功率需求，空间核反应堆电源通常比太阳电池有更高的比功率[3]，能在缺乏太阳光照的环境中满足大功率、长

9、时间供电的需求HI。收稿13期：2014-09—12；；修回日期：2015-04．13作者简介：彭磊(1982一)，男，硕士，T程师，研