Svemirski plutonij: SAD ponovno proizvode gorivo za svemirske misije

Proizvodnja plutonija-238

Proizvodnja 50 grama plutonija-238 prekretnica je u pokretanju misija u svemiru. (Slika zasluga: Nacionalni laboratorij Oak Ridge)

Prvi put u 30 godina Sjedinjene Države su proizvele izotop plutonija koji pokreće NASA-ine misije u svemir.



Ukupno 50 grama plutonija-238 proizvedeno je u Nacionalnom laboratoriju Oak Ridge (ORNL) u Ministarstvu energetike (DOE) u Tennesseeju, u prvoj demonstraciji proizvodnje materijala u Sjedinjenim Državama od početka krajem 1980 -ih. Mala količina prvi je korak u proizvodnji izvora energije za buduće misije, poput rovera Mars 2020 i Jupiter Europa Orbiter.

'Nakon što automatiziramo i ubrzamo proces, nacija će imati dugoročne sposobnosti za proizvodnju radioizotopskih energetskih sustava, poput onih koje NASA koristi za istraživanje dubokog svemira', rekao je Bob Wham, voditelj projekta plutonij-238 u ORNL-u u priopćenju ORNL -a. [ Video: SAD proizvodi Plutonium-238 za istraživanje svemira ]

Danas postoji samo toliko plutonija da ispuni NASA-ine zahtjeve za planetarne misije do 2030. DOE će početi opskrbljivati ​​NASA-u 300 do 400 grama materijala godišnje. Kad se proces ubrza, DOE će opskrbljivati ​​svemirsku agenciju prosječno 1,5 kilograma svake godine, navodi se u priopćenju.

Proizvodnja 50 grama plutonija-238 prekretnica je u pokretanju misija u svemiru.(Slika zasluga: Nacionalni laboratorij Oak Ridge)

Istražujući Sunčev sustav

Više od 50 godina NASA

Više od 50 godina NASA -ine robotske svemirske sonde nose nuklearne baterije. Ovdje pogledajte kako rade.(Slika zasluga: Karl Tate, suradnik demokratija.eu)

Sateliti i misije u blizini Zemlje mogu se osloniti na solarnu energiju ili kemijske baterije kako bi ih održali u životu godinama, ali u udaljenim područjima svemira sunčeve zrake su previše slabe, a temperature suviše ekstremne da bi se stvari kretale. Misije poput NASA -ine svemirske letjelice New Horizons, koja je zujala na Plutonu u srpnju ove godine, zahtijevaju drugi izvor.

Plutonij-238 je izotop, što znači da u svojoj jezgri ima drugačiji broj neutrona od protona. Plutonij je srebrno-bijeli metal gotovo 20 puta gušći od vode, a prirodnim radioaktivnim raspadom emitira stalnu toplinu. Kad se ta toplina koristi za pogon svemirskih letjelica, plutonij se prerađuje u keramički oblik; u slučaju neuspjeha lansiranja ili nesreće pri ponovnom ulasku, keramika bi se razbila na velike komade, a ne raspršila fine čestice u atmosferu. Materijal je neprikladan za oružje.

Danas je samo 35 kg plutonija-238 izdvojeno za NASA-ine misije, navodi se u priopćenju ORNL-a. Količina upotrebljivog plutonija-238 u toj zalihi dovoljna je samo za napajanje dvije do tri predložene NASA-ine misije do sredine 2020-ih. Za ispunjenje robotskih misija identificiranih u desetogodišnjem istraživanju planetarnih znanosti - uključujući misiju Europa za posjet Jupiterovom ledenom mjesecu - potrebno je 38 kg.

Devet NASA -ina misija do sada je koristilo radioizotopske sustave napajanja (RPS), uključujući Pioneer i Voyager. NASA -in rover Curiosity, trenutno istražuje površinu Marsa , koristi plutonij za noćno napajanje. Misija Cassini koja kruži oko Saturna i njegovih mjeseci koristi materijal za izvesti neke zapanjujuće manevre . Plutonij se također koristio na 10 svemirskih letjelica za održavanje toplih instrumenata, struktura i brodskih sustava.

Mars 2020, rover za koji se znanstvenici nadaju da će posjetiti Crveni planet i prikupiti uzorke koji će se kasnije vratiti na Zemlju, sljedeća je misija predviđena za korištenje izotopa plutonija, iako će službena odluka o izvoru energije biti donesena prije 2019. godine, prema izvješću NASA -e . U istoj studiji, koju je prošlog lipnja pripremio Laboratorij za primijenjenu fiziku na Sveučilištu Johns Hopkins u Marylandu, istaknuto je da će plutonij-238 ostati preferirani tehnički izbor za svemirsku letjelicu koja zahtijeva manje od 1 kilovata električne energije. (New Horizons su koristili manje od petine toga.)

Proizvodna snaga

NASA je 2013. godine počela financirati Ured za nuklearnu energiju DOE -a u nastojanju da oživjeti sposobnosti odjela kako bi se napravio plutonij-238, proces koji je završio kada je rijeka Savannah u Južnoj Karolini prestala s proizvodnjom 1988.

Proizvodnja počinje kada se neptunij-237 otpremi sa skladišta u Nacionalnom laboratoriju Idaho u Oak Ridge. Tamo ga inženjeri miješaju s aluminijem i istiskuju materijal u pelete, koji se zatim zrače visokotočnim izotopskim reaktorom. Radijacija mijenja materijal u neptunij-238, koji se brzo raspada u plutonij-238, prema izjava iz ORNL -a .

Ozračene kuglice se otope, a kemijski postupak odvaja plutonij od ostataka neptunija. Plutonij se pretvara u oksid i šalje u Nacionalni laboratorij Los Alamos, gdje će se materijal skladištiti do poziva na misiju. Preostali neptunij se reciklira i koristi za proizvodnju više plutonija-238.

Uz nastavak financiranja NASA -e, proces će početi proizvoditi 300 do 400 grama po materijalu prije nego što se poveća do cilja od 1,5 kg godišnje.

'S ovom početnom proizvodnjom plutonij-238 oksida pokazali smo da naš proces funkcionira i spremni smo za prijelaz na sljedeću fazu misije', rekao je Wham.

Pratite Nolu Taylor Redd na Twitteru @NolaTRedd ili Google+ . Pratite nas na @Spacedotcom , Facebook ili Google+ . Izvorno objavljeno dana demokratija.eu .