几万年前的核反应堆，NASA新型太空核反应堆的功率有多大设计使用寿命有多长

科学家们一直期待有朝一日能够在月球甚至火星上建造定居点几万年前的核反应堆，以便人类在那里安心工作和生活数月甚至数年的时间。

但在此之前，仍有许多复杂的难题等待我们去攻克，尤其是稳定可靠的能源供应。

美国能源部和宇航局均认为，核电或许是最可行的方法。此外最新的地面原型测试表明，这种太空核反应堆已经显现了充分的前景。

【图自：NASA，via BGR】

Space.com 报道称，美国能源部认为其可在 2022 年准备好一台支持发射升空的核反应堆。如果一切顺利，它能够在 NASA 将人类送上月球和火星前完成部署。Kilopower 项目负责人 Patrick McClure 在 7 月的一次演讲中称：“我认为三年是一个非常可行的目标，我们能够在三年内做到这一点，并为发射升空做好准备”。

美国能源部认为，在太空中提供基于核裂变的反应能量，与地球上并没有太大的区别。我们只需要利用原子核裂变产生的热量，并借助发电机将其转换为电能。

尽管早期的机械能转换效率仍相对有限（测试的 Kilopower 反应堆的效率仅为 30％），但其输出功率还是远胜于 NASA 派出的许多探测器（比如火星探测器）中使用的核动力电池。

该机构预计，使用 Kilopower 技术的核电反应堆能够提供至少 1 千瓦的电力，且预估使用寿命为 15 年。其足够为大量需要长期执行的任务提供稳定的能量支撑，并在其它任务中发挥重要作用。

谢邀。“企业”号是第一代核动力航母，那时舰用核反应堆技术还处于初级阶段，所用的威斯汀豪斯公司（也称西屋公司）A2W压水反应堆技术水平还很低，单堆功率低，所以只能采用多堆串联的方式来增加总功率。“企业”号航母的8座A2W反应堆总输出功率为210兆瓦，也就是21万千瓦，换算成轴功率大约是28.6万马力。这个总功率是很强劲的，可以让排水量9.3万吨的“企业”号的最大航速达到33节以上，最高跑出过35节。但是8座A2W反应堆在设计上不仅十分浪费空间，导致“企业”号舰体中段几乎被轮机设备占满，也使得“企业”号至今仍是世界上长度最大的航母，而且造价高昂，在使用、维护方面也异常繁琐复杂，“谁用谁苦”。因此，“企业”号只造了一艘，再无后续舰。

“企业”号之后就是著名的尼米兹级，其动力系统中就只用了2座威斯汀豪斯的A4W压水堆，并不是福特级才用2座反应堆搞定。

A4W单堆热功率达600兆瓦，输出功率97兆瓦，双堆输出总功率为194兆瓦。说实话，这个热效率很低，只有16％。原因在于舰用和艇用蒸汽轮机为了适应大负荷变动范围，并且尽量降低体积和重量，没有采用再热循环，甚至有时抽汽回热也不采用，这与陆地核电站的蒸汽轮机为了提高热效率而采用复杂热力循环的方式完全不同。所以舰用反应堆的热效率比陆地核电站上相同参数的反应堆低得多――陆地核电站的压水堆热效率能够超过33%，而舰用和艇用反应堆的热效率很少超过20％。

即便舰用反应堆热效率不高，但2座A4W反应堆的总输出功率已经十分可观了，换算成轴功率就是26.4万马力，可以让尼米兹级航母的最大航速达到30节以上。由此也可以看出，美国在舰用反应堆方面的水平之高，600兆瓦热功率的反应堆，放眼全球，至今仍然是美国一家。福特级的2座反应堆是A1B，由位于宾夕法尼亚州、属于美国政府的贝蒂斯核动力实验室研制而成（B代表贝蒂斯，A1B就是贝蒂斯第一代舰用反应堆）。 之所以换了另一家公司的反应堆，是因为威斯汀豪斯的A5W反应堆在1999年的竞标中失败。A1B反应堆是新设计的一体化压水堆，结构紧凑，输出功率较尼米兹级增加25%以上，同时配备13500伏输配电系统，供电能力高达20万千瓦，几乎是尼米兹级的3倍，能为电磁弹射系统（EMALS）提供充足的电力。除了功率大，A1B反应堆的堆芯使用寿命长达50年，让福特级航母在整个服役期内无需再回到船坞更换堆芯，相应也就增加了寿命周期内的海上执行任务时间。（S）