胡 光 崔德阳 卢林远 李晓晓 陈金根 蔡翔舟

1（中国科学院上海应用物理研究所 上海201800）2（中国科学院大学 北京100049）3（中国科学院先进核能创新研究院 上海201800）

随着人类对外太空探索的深入，空间动力能源问题越来越受到重视，核能相对于太阳能、化学能具有寿命长、比功率高以及环境适用性强等优点，成为空间探索的理想电源。星表核反应堆可用作火星或月球表面的长期稳定电源，被誉为是空间探索中不可或缺的能量补给站［1］。其目标是为科研人员或未来人类殖民地提供能量支持，所需电功率一般在100 kWe左右，寿期5 a以上，且能在星球表面的极端环境条件下长期稳定供电［2］。热管冷却方式具有热瞬态反馈性能高、最低保养要求以及高可靠性等优点［3］，被广泛应用于星表核反应堆中。Bushman等［4］提出的采用钾热管冷却快堆、堆外热离子转换等技术的星表反应堆系统MSR（Martian Surface Reactor），其工作寿命长达5 a，热功率高达1.2 MWth。Poston等［5］设计的HOMER（Heat-pipeoperated Mars Exploration Reactor）用于为月球、火星任务的生命支持、科学实验，并为作物生长提供高强度照明等，功率为50～250 kWth，通过钠热管将堆芯热量传递至能量转换系统。

熔盐堆作为第四代先进反应堆的唯一液态燃料反应堆，具有更好的本征安全性及可小型模块化设计等优点［6］。与热管冷却固态燃料反应堆（如MSR和HOMER等）相比，将热管与熔盐堆相结合的热管熔盐堆具有高功率密度、低压运行、可在失重情况下运行等优势。国内外学者已经就热管熔盐堆提出了几种设想，并开展了相关技术研究，Cui等［7］设计了一种50 kWth的热管熔盐微堆（micro-MSR），该堆型比质量小且具有很强的负反馈性，无需主动控制系统即可实现自驱动停堆；……