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【風向標】「好奇」號上的核動力:爭寵「微核」時代

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當NASA工作人員為「好奇」號擊掌歡呼,解說員介紹核電池動力系統時,中國人自然也會好奇,我們難道只有大型核電站和核潛艇嗎?

2012年8月6日這天,一塊重45公斤、60釐米見方的電池引起了全世界核電界的關注。

這個為美國火星探測器「好奇」號提供動力的大盒子被暱稱為「核電池」,可以持續供電14年。如果要跟以往的太陽能電池相比,核電池簡直是勞模——不分冬夏無論日夜,24小時工作全年無休。有數據稱,核電池提供的電能幾乎是太陽能電池的3倍。

核電池橫空出世後立即受到大肆追捧。英國帝國理工大學一位結構生態學教授史蒂芬·庫裡(Stephen Curry)在推特上感慨了從核爆災難到核電池的巧合後,如此專業的話題一天內就被轉發了1600多次、新增了100個粉絲。

事實上,「好奇」號只能算是第一個核動力的火星車。早在阿波羅號宇宙飛船的時代,就有核電池的身影。在NASA的名單上,使用過核電池的太空探測器 有一長串,包括執行火星任務的「維京」,探測外太陽系的「先驅者」、「旅行者」、「尤利西斯」、「伽利略」、「卡西尼」以及「新地平線」等。

在美國航空航天局(NASA)科學家的字典裡,「核電池」被稱為多任務放射性同位素熱電發生器(簡稱MMRTG)。它的原理很簡單,利用半衰期較長 的放射性元素穩定衰變時發出的熱量,加熱所謂的熱點材料,將熱能轉化成電能為全系統供電。「好奇」號使用的是約5公斤重的鈈-238,一種極昂貴又難製備 的放射性元素。

相對於核電站動輒上百萬千瓦的裝機容量,核電池屬於核能的微型利用。「好奇」號的製造商是波音和洛克希德(lockheed),後者95%的營業額來自美國國防部及軍方。中國情況類似,即核電池大多用在軍工、航天領域。

當身穿藍色制服的NASA噴氣推進實驗室工作人員為「好奇」號成功著陸火星擊掌歡呼,解說員介紹核電池動力系統時,中國人自然也會好奇,我們難道只有大型核電站和核潛艇嗎?

事實上,中國也有核電池。中國探月工程首席科學家歐陽自遠接受媒體採訪時透露過,將於2013年隨「嫦娥三號」登月的我國首輛月球車上,將裝載核動 力系統。鮮為人知的是,已有的月球車都同時裝有太陽能和核能兩套動力裝置,以備低溫、離太陽較遠時切換使用。而業內認可、有據可查的中國第一塊核電池,據 信由中國原子能科學院自2004年起研發、2006年成功。這顆鈈-238同位素電池,被視作填補了中國核電池的空白。

不過,由於最常用作核電池的鈈-238非常昂貴,在近地軌道上的性價比不如太陽能,加上使用領域的小眾,並不被看好是未來「微核」時代的代表。低調又步步為營的是小型反應堆。

按照國際原子能機構(IAEA)的界定,電功率在30萬千瓦以下的反應堆均為小型堆,美國能源部又在這個基礎上增加了模塊式的概念。小型堆的適應性很廣,可以為偏遠山區、中小電網、工業園區、石化企業供電,也可以用在熱電聯營、汽電聯營甚至海水淡化需要的水電聯供。

目前國際上有三十幾座小型堆機組,但國內尚未有一座。2011年,法、美的三家公司分別公佈了正在研發的三種小型堆設計。2011年美國聯邦預算中,奧巴馬總統要求針對小型堆計劃投入3900萬美元,美國能源部也首度對小型堆設計的商業運用提供了資金。

2011年4月,中國第一家從事小堆開發的產業化公司中核新能源有限公司成立。據媒體公開報導,中國首個小型堆示範項目確定將建在福建莆 田,2013年底前開工。目前,中核新能源、中國核動力研究設計院等小堆先鋒正在努力推銷,力圖促成小堆的國家示範工程,等待福島核事故之後的中國核電重 啟之門徹底打開。


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