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歐洲科學家研究「核廢料再利用開發成到外太空的電池」以達節能、環保、重複使用

(照片:ESA–Stephane Corvaja,2016 年)

歐洲科學家正在開發一種用於太空任務的電池,該電池由核廢料提供動力。歐洲航天局(ESA)希望,到本世紀末,這項技術能夠運行不依賴太陽能電池板的太空飛行器,並且可以在不依賴國際合作夥伴設備的情況下探索月球和太陽系。

歐洲科學家研究開發「到外太空的電池使用核廢料」以達節能、環保、再利用

歐洲航天局希望其阿爾戈登月任務(構想圖)由使用核元素鋂的電池供電。 圖片來源:ESA

在近日於法國巴黎舉行的ESA部長理事會會議上,部長們同意為一項名為「使用放射性同位素能源設備」(ENDURE)的計劃提供2900萬歐元資金。該計劃旨在開發以放射性元素鋂-241為動力的長效熱能和電力裝置,為ESA在21世紀30年代初的一系列月球任務提供支持。

「如果我們想在探索中擁有自主權,就需要這些技術和能力。」歐洲空間研究與技術中心(ESTEC)ENDURE計劃聯合負責人Jason Hatton說。

鋂是鈽衰變的一個副產品,從未被用作燃料。自太空競賽以來,ESA一直依賴美國和俄羅斯的鈽-238電池為任務提供動力。但是鈽-238在過去10年裡供不應求,而且生產成本很高。

歐洲科學家研究開發「到外太空的電池使用核廢料」以達節能、環保、再利用
核廢料(照片:IAEA Imagebank

長期以來,缺乏動力源限制了歐洲科學家。法國巴黎天文台的天體物理學家Athena Coustenis說:「多年來,歐洲科學家一直想走得更遠,但苦於沒有其他方法。」

ESTEC的ENDURE計劃聯合負責人Véronique Ferlet-Cavrois認為,與鈽相比,鋂的最大優勢在於更便宜、儲量更豐富,可以實現原本無用廢料的再利用。

英國國家核實驗室(NNL)的研究人員已經證明,鋂可以從民用發電廠使用的再加工核燃料中提取,並製成燃料球,形成電池的核心。Hatton透露,ENDURE計劃將包括提高鋂的產能,以滿足電池所需。

在ESTEC協調未來月球任務的Markus Landgraf指出,鋂的半衰期比鈽-238長,意味著它的壽命更長,但每克的功率更小。由於鋂更容易獲得,使用它生產一瓦電的成本大約是使用鈽的1/5。

在與NNL的合作中,英國萊斯特大學的一個團隊開發了兩種類型的設備:一種是放射性同位素加熱裝置,它用衰變鋂中產生的熱量加熱儀器;另一種是放射性同位素熱電發生器(RTGs),它通過在金屬板上產生溫度差進行發電。

下一階段,ENDURE計劃將集中於安全測試,以便鋂裝置能夠獲得發射認證。

Ferlet-Cavrois說,一旦開發出來,同樣的基本電力系統可以在任何無法使用太陽能的任務中重複使用。ESA利用鋂作為動力源的第一個目標是計劃在21世紀30年代初發射阿爾戈號月球著陸器。

 


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