Các nhà nghiên cứu Trung Quốc đang phát triển một lò phản ứng 1,5 megawatt cao bằng tòa nhà 20 tầng khi được mở rộng, cho phép du hành khứ hồi giữa Trái đất và Sao Hỏa.
Dự án hợp tác giữa hơn 10 viện nghiên cứu và trường đại học trên khắp Trung Quốc đã có những bước tiến quan trọng hướng tới du hành liên hành tinh với sự phát triển của công nghệ phân hạch hạt nhân , cho phép khám phá sao Hỏa trên quy mô lớn. Trong một bài báo đăng trên tạp chí Scientia Sinica Technologicala của Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, nhóm nghiên cứu cho biết hệ thống lò phản ứng làm mát bằng lithium nguyên mẫu của họ đã vượt qua một số thử nghiệm ban đầu trên mặt đất, Sun đưa tin vào ngày 19 tháng 3.
Nguyên mẫu lò phản ứng làm mát bằng lithium thử nghiệm của Trung Quốc. (Ảnh: Viện Khoa học Trung Quốc)
Kết quả thử nghiệm xác nhận một số giải pháp công nghệ quan trọng mà các nhà khoa học và kỹ sư Trung Quốc đã phát minh ra nhằm thu nhỏ lò phản ứng cỡ megawatt, mạnh gấp 7 lần hệ thống do NASA chế tạo, đến kích thước chưa từng có. từng có. Khi được triển khai hoàn toàn trong không gian, lò phản ứng 1,5 megawatt, bao gồm cả bộ tản nhiệt của nó, có thể cao bằng tòa nhà 20 tầng. Nhưng trên mặt đất, lò sẽ xếp thành một thùng chứa có trọng lượng chưa tới 8 tấn.
Theo nhóm nghiên cứu do nhà khoa học Wu Yican tại Học viện dẫn đầu, thiết kế trên giúp hệ thống lò phản ứng dễ dàng đặt và phóng lên tên lửa . Lò phản ứng còn có thể duy trì hoạt động ổn định trong môi trường không gian khắc nghiệt trong thời gian dài. Theo bài báo, nguồn năng lượng cao sẽ giúp cả phi hành gia và các chuyến bay chở hàng có thể thực hiện các chuyến du hành khứ hồi, mở đường cho chuyến thám hiểm Mặt Trăng và Sao Hỏa quy mô lớn của Trung Quốc. Quốc.
Một số nhà khoa học ước tính một tàu vũ trụ chạy bằng năng lượng hạt nhân có thể hoàn thành chuyến đi khứ hồi giữa Trái đất và Sao Hỏa chỉ trong 3 tháng. Hiện tại, cộng đồng khoa học đều nhất trí rằng công nghệ này rất cần thiết cho các sứ mệnh liên hành tinh. Ngược lại, tàu vũ trụ sử dụng nhiên liệu hóa thạch, chẳng hạn như hệ thống Starship mà công ty SpaceX của Mỹ đang phát triển, có thể cần ít nhất 7 tháng để đến được Sao Hỏa, theo một số tính toán. Tên lửa Starship là trọng tâm trong kế hoạch đưa phi hành gia lên Mặt trăng của NASA vào cuối thập kỷ này, cũng như tham vọng xâm chiếm sao Hỏa của Giám đốc điều hành SpaceX, Elon Musk. Tuy nhiên, chuyến bay một chiều tới hành tinh đỏ sẽ cần một hệ thống hỗ trợ sự sống khổng lồ.
Chương trình Artemis của NASA có kế hoạch gửi một lò phản ứng hạt nhân lên Mặt trăng và sử dụng công nghệ tương tự để xây dựng một đội tàu vũ trụ nhằm xâm chiếm sao Hỏa. Liên minh châu Âu đã khởi xướng ba dự án phát triển công nghệ vũ trụ liên quan đến hạt nhân. Nga cũng khởi động lại dự án tàu vũ trụ chạy bằng năng lượng hạt nhân từ thời Chiến tranh Lạnh. Theo nhóm nghiên cứu của Wu, Nga đang tiến bộ nhanh nhất trong nghiên cứu và phát triển một số công nghệ chủ chốt trong lĩnh vực này, bao gồm cả nhiên liệu hạt nhân trong không gian.
Các nhà nghiên cứu cho biết lò phản ứng của Trung Quốc sẽ nóng lên tới 1.276 độ C thông qua quá trình phân hạch nhiên liệu uranium, vượt xa nhiệt độ vận hành của hầu hết các nhà máy hạt nhân thương mại. Nhiệt độ cực cao làm giãn nở dạng lỏng của các nguyên tố trơ như heli và xenon thành khí, giúp máy phát điện chạy. Phản ứng dây chuyền tạo ra neutron nhanh chóng, cho phép cung cấp năng lượng hiệu quả và liên tục trong ít nhất 10 năm. Bằng cách sử dụng lithium lỏng, nhóm nghiên cứu có thể làm cho lò phản ứng nhỏ hơn nhờ tính dẫn nhiệt cao và trọng lượng nhẹ của nguyên tố này.
Thông thường, các bộ trao đổi nhiệt và tấm chắn bức xạ chiếm nhiều không gian trong thiết kế lò phản ứng, nhưng Wu và các đồng nghiệp cho biết họ đã phát triển công nghệ kết hợp cả hai thành phần thành một. Theo bài báo, bộ trao đổi nhiệt của lò phản ứng được làm từ hợp kim vonfram, có thể trao đổi nhiệt hiệu quả trong mạch đồng thời ngăn chặn bức xạ có hại. Các công nghệ mới khác bao gồm vật liệu chống xói mòn ở nhiệt độ cao. Ở giai đoạn này, nguồn nhiệt của nguyên mẫu lò phản ứng là nguồn điện bên ngoài. Kế hoạch của nhóm nghiên cứu là bổ sung thêm các thanh nhiên liệu hạt nhân để lò hoạt động hoàn toàn trong các bước tiếp theo của chương trình thử nghiệm.
Cuộc thử nghiệm cung cấp minh chứng sơ bộ về tính khả thi của việc kết hợp hệ thống làm mát dựa trên lithium với máy phát điện Brayton, được phát triển vào thế kỷ 19 dưới dạng động cơ piston và được sử dụng rộng rãi trong chuyến bay vũ trụ chạy bằng năng lượng. thời gian. Trọng tâm chính của nghiên cứu và phát triển tiếp theo là sự an toàn của lò phản ứng trong quá trình khởi động và vận hành. Yêu cầu bắt buộc là không có nguy cơ xảy ra vụ nổ hạt nhân ngay cả khi lò phản ứng rơi trở lại Trái đất. Nhóm dự án cũng có kế hoạch ứng dụng trí tuệ nhân tạo để vận hành tự động lâu dài lò phản ứng trong không gian, sử dụng công nghệ để tự động chẩn đoán và xử lý sự cố.
- Những căn cứ quân sự bí mật nhất hành tinh
- NASA: Lò phản ứng hạt nhân trên sao Hỏa thử nghiệm thành công
- Bị bắt vì xây lò phản ứng hạt nhân trong bếp
