，杨磊，郑再平，王开春，李球钍元素发电技术研究综述载人航天，。熔盐堆循环过程热功率密度高，更易实现小型化。由于次回路具有高温低压特性，热能品质高球钍元素发电技术具备成为中长期可用月球原位能量发电技术潜质月面钍元素储量丰富，相关联的钍基熔盐堆设计钍元素处理热电转换能量管理能量存储等相关技术在地面已具备较好的研制基础且已通过充分的地面验证，能够在短期内实现技术迁移。本文对该技术方案优势及可实现性进行论述，能够为后续月球基地建设和深空探测提供更多可选能源方案。参考文献欧阳自远月球探测进展与我国的探月行动上自然杂志，欧阳自远月球探测进展与我国的探月行动下自然杂志，欧阳自远，邹永廖，李春来，等月球些资源的开发利用前景中国地质大学学报，刘建忠，欧阳自远，张福勤，等月球的地体构造与起源模式岩石学报，侯周森擦力损耗是飞轮储能系统在空闲运转时能量损耗的最主要原因，而摩擦力主要产生于轴承系统。目前的飞轮支撑方式主要包含接触式机械支撑以及悬浮式超导磁悬浮支撑。为了最大幅度减少飞轮储能设备的旋转摩擦损耗，提升转换效率，在实际使用过程中较多采用非接触式轴承，使飞轮浮于轴上，以减少机械摩擦。现在的磁悬浮轴承技术已经广泛应用，可以大大降低系统的机械摩擦，使飞轮运转的稳定性和安全性得到很大提高。而月球的低重力环境，可以降低磁悬浮轴承的磁力支撑重量，降低维持飞轮运转的能量供给，对于提升整体能量密度具有十分重要的意义。交变温度环境。月球表面昼夜温差可达，且具备强磁场高辐射特性。对于月球钍元素发电技术实践探究天文观测论文利用率。由于熔盐堆能够在线处理以及较好的增殖性能，以钍为燃料的增殖闭合燃料循环反应堆具有突出优势同时由于核废物放射水平较低，对环境更为友好。空间钍基熔盐堆热电转换技术钍基熔盐堆经过自身裂变反应，向外释放热能，并经过热电转换，实现电能输出。能用于空间钍基熔盐堆中的热电转换技术分为静态转换技术和动态循环技术大类，静态转换技术主要有温差发电热离子转换碱金属热电转换和磁流体发电等，如的先驱者号旅行者号等采用同位素温差发电系统。动态循环技术包括斯特林循环朗肯循环布雷顿循环等热力循环，通过旋转机械做功实现热能到机械能的转换，如空间核反应堆，采用斯基熔盐堆核能发电太阳能发电等，类为交流电源，如汽轮机等，其高频交流电，需变换后方可并网使用另类为直流电源，如光伏发电等，其发出的是直流电，需要变换后并网。为向月面直流负载进行供电，需将发电系统内的直流输出端进行变换以得到需求的电压，这就需要多个电压等级的直流模块进行供电。为了匹配多个直流模块的输出特性，需进行直流模块间的并联均流，必须通过均衡各模块电流减少不均衡对于各单元的冲击，增加使用寿命，减少轻重载差异。目前常用的均流方案主要包括器件级并联均流线路级并联均流系统级并联均流。空间钍基熔盐堆电能存储技术钍基熔盐堆发电系统可在定范围内现核能的利用。图的增殖过程钍相对于铀，具有多个突出优势具有更好的中子性质，在各类中子条件下都可能得到较好的利用，其转化难度要低于，转化效率要高于。图若干空间堆的热电转换效率和比功率静态转换技术的热电转换效率虽然在理论上比较高，理论值达到，但在工程实践中般不高于，因此静态转换技术不适合在高功率空间堆中使用。动态转换技术的效率般可以达到，布雷顿循环是美俄发展大功率空间核动力的主要研究方向。有学者指出，对于超过的空间堆，闭式布雷顿循环是最可能的选项。年，开始实施太空核能倡议计划，计划中确定了输出功率为的布雷顿循环核反应堆系统方案，并建造图月球勘探者号遥感获得的月球表面钍分布图月亮女神号获得的月球表面钍分布图图嫦娥号伽马探测器得到的月球表面钍分布图历史上，美国的次载人登月任务和苏联的次无人登月任务带回了月球近地表面的样品，它们在月球表面的大致位臵见图。可以看到，号登陆位臵都在范围内，号登陆位臵都在的边缘地带。图美国和苏联采样点示意图以钍分布为背景，代表，代表除了遥感数据和仅有的若干采样分析数据外，人类对月球上钍的含量以及钍的具体存在形态的认识仍然非常有限。例如，根据对钍含量比例的估计，推测月球平均钍需要进步制成反应堆燃料，如燃料芯块燃料棒燃料球或熔融燃料盐，才能进堆使用。月球钍元素探测进展及利用方式月球钍元素探测进展月球土壤内富含克里普岩，主要分布在月陆中，其除具备磷钾和稀土元素外，还具备月球核能利用中的重要资源放射性元素铀和钍。由克莱门汀号和月球勘探者号月球资源探测结果分析可知，克里普岩中钍资源量为亿吨，储量可观。同时，相较传统方式，采用钍进行核裂变方式运行更为安全，利用克里普岩进行核能发电，实现设备原位采能和长时间稳定供电，是解决月球活动能源供给的重要课题。研究成果表明，风暴洋克里普地体占据约的月表面积，其成分以玄武质岩石为主，具有非常高的钍和铁到较好的利用，其转化难度要低于，转化效率要高于。月球钍元素探测进展及利用方式月球钍元素探测进展月球土壤内富含克里普岩，主要分布在月陆中，其除具备磷钾和稀土元素外，还具备月球核能利用中的重要资源放射性元素铀和钍。由克莱门汀号和月球勘探者号月球资源探测结果分析可知，克里普岩中钍资源量为亿吨，储量可观。同时，相较传统方式，采用钍进行核裂变方式运行更为安全，利用克里普岩进行核能发电，实现设备原位采能和长时间稳定供电，是解决月球活动能源供给的重要课题。研究成果表明，风暴洋克里普地体占据约的月表面积，其成分以玄武质岩石为主，具有非常高的钍和铁含量。划分的主要面钍分布图历史上，美国的次载人登月任务和苏联的次无人登月任务带回了月球近地表面的样品，它们在月球表面的大致位臵见图。可以看到，号登陆位臵都在范围内，号登陆位臵都在的边缘地带。图美国和苏联采样点示意图以钍分布为背景，代表，代表除了遥感数据和仅有的若干采样分析数据外，人类对月球上钍的含量以及钍的具体存在形态的认识仍然非常有限。例如，根据对钍含量比例的估计，推测月球平均钍浓度在之间。等对月球平均钍浓度作了更详细的估算，月球钍平均浓度估算结果为。因此，对电则以分散的方式为航天各型负载进行供配电，以满足小型或小区域的供电需求范围。因此需开展分布式发电，充分利用月面上的各类能源，实现月面航天供配电的均衡应用。月面微电源类型主要包括钍基熔盐堆核能发电太阳能发电等，类为交流电源，如汽轮机等，其高频交流电，需变换后方可并网使用另类为直流电源，如光伏发电等，其发出的是直流电，需要变换后并网。为向月面直流负载进行供电，需将发电系统内的直流输出端进行变换以得到需求的电压，这就需要多个电压等级的直流模块进行供电。为了匹配多个直流模块的输出特性，需进行直流模块间的并联均流，必须通过均衡各模块电流减少不月球钍元素发电技术实践探究天文观测论文量。划分的主要依据就是它具有较高的钍浓度，般浓度在或更高，包含了月球总钍量的着重对克里普岩进行探索是月球核能应用的重要方向。截至目前为止，人类发射的月球飞行器中，携有钍资源的伽马射线光谱仪的主要包括美国的月球勘探者号日本的月亮女神号，中国的嫦娥号和嫦娥号。图图图分别为月球探测者月亮女神号以及嫦娥号获得的月球表面钍分布情况，从整体上看，月球表面钍含量最高的地体是，其钍浓度般是，但有些地方的钍浓度特别高，达到。月球钍元素发电技术实践探究天文观测论文的化学试剂，将矿石分解，使矿石中的钍以种化合物的形式富集，通常的方法是酸分解或碱分解。通常情况下，稀土元素铀元素会与钍元素起浸出。钍元素与稀土元素铀元素的分离。利用化学手段，将钍与其他元素分离，如离子交换和螯合树脂技术离子液体萃取技术等。钍的精制。上述分离产物中，虽然钍的纯度已经比较高，但是仍然达不到反应堆利用钍的要求，尤其需要降低中子毒物钐铕等的含量。中国科学院先导专项钍基熔盐堆核能系统的技术人员采用为萃取剂，在硝酸介质中分离钍和铀，取得了非常好的效果，并得到核纯极的钍产品钍金属硝酸钍氧化钍氟化钍等。对于粉末化合物，如氧化钍氟化钍等，为了在反应堆中得到利用，如的先驱者号旅行者号等采用同位素温差发电系统。动态循环技术包括斯特林循环朗肯循环布雷顿循环等热力循环，通过旋转机械做功实现热能到机械能的转换，如空间核反应堆，采用斯特林循环发电机进行发电飞船则采用布雷顿循环。静态转换技术中没有运动组件，动态转换则相反，图为若干空间堆的热电转换效率和比功率对比图。图若干空间堆的热电转换效率和比功率静态转换技术的热电转换效率虽然在理论上比较高，理论值达到，但在工程实践中般不高于，因此静态转换技术不适合在高功率空间堆中使用。动态转换技术的效率般可以达到，布雷顿循环是美俄发展大功率空间核动力的主要依据就是它具有较高的钍浓度，般浓度在或更高，包含了月球总钍量的着重对克里普岩进行探索是月球核能应用的重要方向。截至目前为止，人类发射的月球飞行器中，携有钍资源的伽马射线光谱仪的主要包括美国的月球勘探者号日本的月亮女神号，中国的嫦娥号和嫦娥号。图图图分别为月球探测者月亮女神号以及嫦娥号获得的月球表面钍分布情况，从整体上看，月球表面钍含量最高的地体是，其钍浓度般是，但有些地方的钍浓度特别高，达到。月球钍元素发电技术实践探究天文观测论文。浸取分解。选择合球平均钍浓度的评估，只能是非常粗略的，但是从钍资源的开发利用角度来说，月球平均钍浓度数值也不是最关键的，更关键的是钍元素的聚集地点和方式。因此，需要充分发展无人探矿技术，开展聚集地点和分布方式的勘探，为人类在月球能源基站选址提供强力支撑。钍元素能量转换原理钍元素为天