控制棒对核动力航天器辐射屏蔽特性的影响

针对控制棒及其导向管贯穿阴影式屏蔽体的情况,本文进行了核动力航天器全场辐射屏蔽特性的分析,并提出局部屏蔽的优化方案。利用蒙特卡罗方法在核动力航天器全场范围内对中子与光子进行输运计算,求解得到控制棒吸收体处于不同位置时的中子注量率与光子剂量分布情况,分析了控制棒及其导向管对阴影屏蔽体的屏蔽特性及航天器全场辐射特性的影响,并针对辐射薄弱点提出了局部屏蔽优化方案,对优化后的方案进行了计算验证。结果表明:控制棒导向管垂直贯穿屏蔽体会导致仪器平台辐射剂量超限值,极端工况下光子剂量达到限值的10倍,中子注量达到了限值的1.8倍。利用局部屏蔽体可以有效消除控制棒导向管带来的辐射剂量超限问题,能在控制质量增幅的情况下保证仪器平台所处区域的辐射安全。

模块化核动力航天器设计及其关键技术

为提高核动力航天器关键技术的可继承性与可扩展性,缩短核动力航天器研发周期,降低研发成本,本文通过总结国外核动力航天器发展现状,梳理核动力航天器研制特点,结合模块化航天器概念及设计原则,首次提出模块化核动力航天器概念。将核动力航天器分为核电源模块、平台中心模块、载荷模块3大独立模块,并针对体系架构设计提出3层建设方案,针对模块化核动力航天器梳理关键技术难点,为后续项目研究提供应用参考。

核动力航天器总体设计研究

研制核动力航天器是最有希望实现更远深空探测的可靠技术途径。针对目前国内在核动力航天器总体设计方面存在研制规范欠缺、研制经验空白的形势,借鉴国外研制核动力航天器的成功经验,结合现有标准规范、一般航天器总体设计方法,提出了研制核动力航天器时,对工程总体、航天器总体进行设计的要点。特别是,针对空间核动力源及其安全防护,从核动力源设计、核安全设计两个方面,提出了关注要点和解决措施。本文的研究工作可以用于指导空间核动力航天器的研发和应用。

国外空间核动力技术发展现状及启示

为了满足未来太阳系边界探测、深空轨道转移和载人往返火星等空间任务的多元化需求,空间核动力技术应运而生,其可以突破常规能源推进方式的限制,大大提高推进系统的比冲,同时克服太阳能受限于太阳距离的问题,在深空探测领域具有广阔的前景。空间核动力技术可以为航天器提供多种新型推进方式,主要包括核电推进、核热推进,以及核热、核电、化学能等的组合动力推进,还有一些正在论证的核能推进方式,如核裂变碎片、核脉冲、核冲压。空间核动力通常包括核反应堆、能量转换模块和配套的推进系统,以及热力和电力控制等辅助系统与桁架等结构模块。

空间核能源应用的安全性设计、分析和评价

针对核动力航天器应用中的安全性问题,调研了国际上涉及空间核安全的规章制度,并结合美国和俄罗斯在空间核安全设计、分析、评价等方面的成功经验和做法,提炼出了在空间核安全设计、管理等方面的有关要点,可以用于指导国内空间核动力航天器的研发和应用。

产业风向标

国内部分2020年中国航天大会召开,十大宇航领域科学技术难题发布9月18日,以"弘扬航天精神,拥抱星辰大海"为主题的2020年中国航天大会在福建省福州市召开。本次大会分为开幕式暨主论坛(以下简称主论坛)和分论坛。主论坛上发布的:外日球层与星际空间的环境特性及其相互作用、可重复使用空天飞行器热防护材料及寿命预测核动力航天器及工程应用、面向空间超大型天线结构的在轨增材制造技术、空间碎片清除中的核心技术、基于深度强化学习的空间操控技术、水平起降运载器与组合动力一体化设计技术、超大型空间光学装置在轨组装和维护技术、与5G/6G技术融合发展的卫星互联网络通信技术、航天器与甚大基线阵协同探测技术等2020年宇航领域的十大科学与技术难题,成为主论坛的热点话题之一。