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欧洲探索用核废料为航天器提供动力

文章来源:中国科学报                   发布时间:2022-12-22
摘要:欧洲科学家正在开发一种用于太空任务的电池,该电池由核废料提供动力。欧洲航天局(ESA)希望,到本世纪末,这项技术能够运行不依赖太阳能电池板的航天器,并且可以在不依赖国际合作伙伴设备的情况下探索月球和太
欧洲科学家正在开发一种用于太空任务的电池,该电池由核废料提供动力。欧洲航天局(ESA)希望,到本世纪末,这项技术能够运行不依赖太阳能电池板的航天器,并且可以在不依赖国际合作伙伴设备的情况下探索月球和太阳系。
 
在近日于法国巴黎举行的ESA部长理事会会议上,部长们同意为一项名为“使用放射性同位素能源设备”(ENDURE)的计划提供2900万欧元资金。该计划旨在开发以放射性元素镅-241为动力的长效热能和电力装置,为ESA在21世纪30年代初的一系列月球任务提供支持。
 
“如果我们想在探索中拥有自主权,就需要这些技术和能力。”欧洲空间研究与技术中心(ESTEC)ENDURE计划联合负责人Jason Hatton说。
 
镅是钚衰变的一个副产品,从未被用作燃料。自太空竞赛以来,ESA一直依赖美国和俄罗斯的钚-238电池为任务提供动力。但是钚-238在过去10年里供不应求,而且生产成本很高。
 
长期以来,缺乏动力源限制了欧洲科学家。法国巴黎天文台的天体物理学家Athena Coustenis说:“多年来,欧洲科学家一直想走得更远,但苦于没有其他方法。”
 
ESTEC的ENDURE计划联合负责人Véronique Ferlet-Cavrois认为,与钚相比,镅的最大优势在于更便宜、储量更丰富,可以实现原本无用废料的再利用。
 
英国国家核实验室(NNL)的研究人员已经证明,镅可以从民用发电厂使用的再加工核燃料中提取,并制成燃料球,形成电池的核心。Hatton透露,ENDURE计划将包括提高镅的产能,以满足电池所需。
 
在ESTEC协调未来月球任务的Markus Landgraf指出,镅的半衰期比钚-238长,意味着它的寿命更长,但每克的功率更小。由于镅更容易获得,使用它生产一瓦电的成本大约是使用钚的1/5。
 
在与NNL的合作中,英国莱斯特大学的一个团队开发了两种类型的设备:一种是放射性同位素加热装置,它用衰变镅中产生的热量加热仪器;另一种是放射性同位素热电发生器(RTGs),它通过在金属板上产生温度差进行发电。
 
下一阶段,ENDURE计划将集中于安全测试,以便镅装置能够获得发射认证。
 
Ferlet-Cavrois说,一旦开发出来,同样的基本电力系统可以在任何无法使用太阳能的任务中重复使用。ESA利用镅作为动力源的第一个目标是计划在21世纪30年代初发射阿尔戈号月球着陆器。



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