Kilopower Project: NASA edendab tuumaenergiat süvakosmose missioonide jaoks

Paljud meie kõige ambitsioonikamad kosmosemissioonid kosmosesse on saanud võimalikuks tuumaenergia abil. Neljapäeval (18. jaanuaril) kogunesid NASA ja energeetikaministeeriumi teadlased ja ametnikud Las Vegase riiklikku aatomitestide muuseumisse, et arutada Kilopoweri projekt , järgmise põlvkonna tuumaelektrijaamu tulevasteks kosmosemissioonideks.

Varem on NASA kasutanud radioisotoopide termoelektrilisi generaatoreid (RTG) selliste kosmoseaparaatide, nagu Voyagers 1 ja 2, Apollo Lunar Surface Experiments Packages ja Curiosity rover, toiteks. See seade muundab lagunevast plutooniumist pärineva soojuse otse elektrienergiaks. Sellel ei ole liikuvaid osi, mistõttu on see ideaalne kasutamiseks kosmoses. Siiski on pole kohutavalt tõhus . Tuumareaktorid võivad kasutada aktiivset tuumalõhustumist või aatomite lõhestamist, et olla palju tõhusamad, ja NASA on seda tehnoloogiat aastakümneid uurinud.

Ameerika Ühendriigid lendasid oma esimese kosmosereaktoriga SNAP-10A 1965. aastal. Kuid 1970ndate lõpust kuni 2000ndate alguseni on kosmosereaktorite arendamine olnud suures osas ebaõnnestunud. 'Lõhusreaktoritehnoloogias pole aastakümnete jooksul käegakatsutavaid edusamme tehtud,' ütles konverentsil New Mehhiko Los Alamose riikliku labori peareaktorite disainer Dave Poston. [Tuumageneraatorid toidavad NASA süvakosmosesondi (infograafik)]

Keerukad lõhustumispõhised projektid nõudsid palju uurimis- ja arendustegevust. 'Need kippusid kestma väga kaua, need olid aastakümneid ja [ja] kulud kasvasid sadadest miljonitest miljarditesse dollaritesse,' ütles NASA kosmosetehnoloogia missiooni direktoraadi haldur Steve Jurczyk. 'Ja lõpuks tühistati need alati.'

Erinevalt varasematest tehnoloogiatest on Kilopoweri reaktor lihtne, odav ja tugineb kütustele ja tehnoloogiatele, mis on juba hästi arusaadavad, ütlesid NASA ametnikud. See kasutab aktiivset tuumalõhustumist, nagu tavaline tuumareaktor, mis võimaldab tal koguda oma uraanisulamist tuumast palju rohkem energiat kui RTG. Reaktorisüdamiku ümber kinnitatud küttetoru suunab soojust seadme elektritootjatele: väikesed Stirlingi mootorid, tehnoloogia, mis töötati välja 1816 . Mootorid on lihtsad kolvid, mis muudavad soojuse liikumiseks, mis seejärel muundatakse elektrienergiaks. Reaktor kiirgab üleliigset soojust vihmavarjusarnasest jahutusmasinast.

Kilopoweri reaktor kasutab ära aktiivset tuumalõhustumist ja Stirlingi mootoreid - lihtsaid seadmeid, mis muudavad soojuse liikumiseks -, et suurendada selle efektiivsust võrreldes varasemate tuumaenergiaallikatega.(Pildikrediit: NASA)

2012. aastal viisid Los Alamose riiklik laboratoorium ja NASA Glenni uurimiskeskus Ohios läbi reaktori eduka kontseptsiooni tõestamise katse ning NASA andis neile võimaluse jätkata arendamist ja katsetamist Nevada riikliku julgeoleku saidil. Praegu viib meeskond läbi komponentide testimist, et teha kindlaks reaktori iga osa reaktsioonivõime, nimelt see, kuidas need reageerivad lõhustumisreaktsiooni tekitatud neutronkiirgusele. See testimise etapp peaks konverentsi ametnike sõnul lõppema sel nädalal. Seejärel edeneb projekt külmakriitilise testimiseni, mille käigus testitakse reaktori komponente, seekord rikastatud uraanikütuse tuumaga, ütlesid ametnikud konverentsil. Täieliku võimsuse testimine algab märtsi keskel.

NASA huvi astronautide Marsile saatmise vastu on andnud Kilopoweri projektile esmase tõuke: võimsusnõuded inimmissioonile Marsil on palju suuremad kui eelmiste robotmissioonide nõuded, ütles NASA peamine elektri- ja energiasalvestustehnoloog Lee Mason . 'The Spirit ja Opportunity rovers , Phoenixi maandur, Curiosity rover: kõik nende missioonide toitesüsteemid olid alla 200 vatti, 'ütles Mason. 'Inimese missioon Marsile nõuab tõenäoliselt 40 või 50 kilovatti [40 000 kuni 50 000 vatti].'

NASA kaalub selliseid energiaallikaid nagu päikesepaneelid, ütles Mason, kuid mitmed tegurid muudavad tuumaenergia atraktiivsemaks. Esiteks saab Marsi pind umbes kolmandiku nii palju päikesevalgust kui Maa ja näeb sageli tolmutorme, mis vähendavad seda veelgi. Lisaks on reaktorid väiksemad ja kergemad kui võrreldav päikesepaneelide ja patareide süsteem, ütles Mason.

Lisaks inimmissioonidele Marsil on reaktoritel mitmesuguseid rakendusi. Nad suudavad orbiite ja maandureid toita, pakkudes neile palju rohkem elektrit kui nende eelkäijad. Ka reaktorid saavad toite elektroonilised tõukejõusüsteemid . NASA on eriti huvitatud ka Kilopoweri reaktorite kasutamisest Kuu orbiidile ja Kuu pinnale paigaldamiseks, ütles Mason.

'Edukas kilopoweri katse on kosmose tuumaenergia jaoks suur hüpe edasi,' ütles Jurczyk. 'Tõelise lennusüsteemi projekteerimiseks ja kvalifitseerimiseks on aga palju rohkem tööd teha.'

Saatke Harrison Tasoffile e -kiri aadressile htasoff@guesswhozoo.com või järgige teda @harrisontasoff . Järgne meile @Spacedotcom , Facebook ja Google+ . Algne artikkel teemal guesswhozoo.com .