NASA’nın plütonyum kıtlığının sonu görünebilir. 18 Mart PazartesiinciNASA’nın gezegensel bilim bölüm başkanı Jim Green, ABD Enerji Bakanlığı (DOE) tarafından Plütonyum-238 (Pu-238) üretiminin şu anda tam ölçekli üretimin yeniden başlatılmasına yol açan test aşamalarında olduğunu duyurdu.
“Takvim yılının sonunda, Enerji Departmanından yılda 1,5 ila 2 kilogramlık ihtiyacımızı nasıl karşılayabileceklerine dair eksiksiz bir planımız olacak.” Yeşil dedi 44inci Ay ve Gezegen Bilimi Konferansı geçtiğimiz Pazartesi günü Teksas, Woodlands'da düzenleniyor.
Bu haber çok yakında gelmiyor. Daha önce yaklaşmakta olan Plütonyum kıtlığı ve gelecekteki derin uzay araştırmaları için sonuçları hakkında yazmıştık. Güneş enerjisi, çoğu durumda iç güneş sistemini keşfettiğinizde yeterlidir, ancak asteroit kuşağının dışına çıktığınızda, bunu yapmak için nükleer güce ihtiyacınız vardır.
Pu-238 izotopunun üretimi Soğuk Savaş'ın şanslı bir sonucuydu. İlk olarak 1940 yılında Glen Seaborg tarafından üretilen, plütonyumun silah dereceli izotopu (-239) nötronlarla bombardıman neptunyum (ki kendisi de uranyum-238'in bir bozunma ürünüdür) ile üretilir. Hızlı bir reaktörde aynı Neptunium-237 hedef izotopunu kullanın ve sonuç Pu-238 olur. Pu-238, silah sınıfı Pu-239'a kıyasla kilogram başına 560 watt'lık bozunma ısısı 280x kat üretir ve derin uzay araştırmaları için kompakt bir enerji kaynağı olarak idealdir.
1961'den bu yana, güç kaynakları olarak Çok Amaçlı Radyoizotop Termoelektrik Jeneratörleri (MMRTG veya eski adıyla RTG'ler) taşıyan 26'dan fazla ABD uzay aracı fırlatıldı ve Merkür dışındaki her gezegeni keşfetti. RTG'ler, Ay'daki astronotların bıraktığı Apollo Lunar Surface Experiments Package (ALSEP) bilim yükleri tarafından kullanıldı ve Temmuz 2015'te Pluto'yu keşfetmek için Cassini, Mars Curiosity ve New Horizons'un nükleer güce sahip olması.
Plütonyum ile çalışan RTG'ler bir tek şu anda kullanımda olan ve derin uzay araştırmaları yapabilen bir teknoloji. NASA’nın Juno uzay aracı, 2016 yılında nükleer enerjili bir RTG kullanmadan Jüpiter'e ilk ulaşacak, ancak bunu yapmak için 3 muazzam 2.7 x 8.9 metre güneş paneli kullanması gerekecek.
Sorun şu ki, ABD'de plütonyum üretimi 1988'de Soğuk Savaş'ın sona ermesiyle sona erdi. Plütonyum-238 NASA ve DOE'nin ne kadar stoklanmış olduğu sınıflandırılmıştır, ancak en fazla bir daha büyük Bayrak Gemisi sınıfı misyonu ve belki de küçük bir İzci sınıfı misyonu için yeterli olduğu tahmin edilmektedir. Ayrıca, silah sınıfı plütonyum-239 üretildikten sonra, istenen Pu-238 izotopunu yeniden işlemezsiniz. Şu anda Mars yüzeyinde Merak'a güç veren plütonyum Ruslardan satın alındı ve bu kaynak 2010'da sona erdi. Yeni Ufuklar, 1999'da başlatılan Cassini için inşa edilmiş yedek bir MMRTG ile donatılmıştır.
Ek bir bonus olarak, plütonyum destekli görevler de beklentileri aşar. Örneğin, Voyager 1 ve 2 uzay aracının orijinal görev süresi beş yıl idi ve şimdi beşinci on yıllık faaliyetlerine devam etmeleri bekleniyor. Mars Merakı, Ruhu ve Fırsatı rahatsız eden ve uzun Mars kışında çalışabilen “tozlu güneş panelleri” sorunlarından muzdarip değildir. Bu arada, Ruh ve Fırsat yönlendiricileri nükleer enerjiyle çalışan olmasalar da, yaptı sıcak kalmak için eklemlerinde küçük plütonyum oksit peletlerinin yanı sıra spektrometrelerinde nötron kaynakları sağlamak için radyoaktif curium kullanırlar. Güneş sistemimizden kaçan beş uzay aracına (Pioneer 10 & 11, Voyagers 1 ve 2 ve Yeni Ufuklar) herhangi bir uzaylı istihbaratının plütonyum güç kaynaklarının bozulmasını ölçerek muhtemelen dünyadan ayrılmalarına tarih vermesi bile mümkündür. (Pu-238'in 87.7 yıllık bir yarı ömrü vardır ve sonunda uzun bir kız izotopundan kurşun-206'ya geçtikten sonra bozunur).
Pu-238'in mevcut üretim çalışması, Yüksek Akı İzotop Reaktörü (HFIR) kullanılarak Oak Ridge Ulusal Laboratuarı'nda (ORNL) gerçekleştirilecektir. “Eski” Pu-238 ayrıca yeni üretilen Pu-238 eklenerek yeniden canlandırılabilir.
Green, Mars'taki yeni bir keşif planlamasına, “Her 1 kilogram için, eski plütonyumun iki kilogramını karıştırarak gerçekten canlandırıyoruz… mevcut arzımızı istediğimiz enerji yoğunluğunda kullanabilmemiz çok önemli” dedi. Kurul.
Yine de, yılda 1,5 kilogramlık tam hedef üretimi biraz zaman alabilir. Bağlam için Mars gezgini Merak 4,8 kilo Pu-238 kullanır ve Yeni Ufuklar 11 kilogram içerir. Kasım 2011'de Merak'ın başlatılmasından bu yana dış gezegenlere hiçbir görev bırakmadı ve bir RTG'ye sahip olması muhtemel bir sonraki görev önerilen Mars 2020 gezgini. Çizim tahtasında bir Titan göle iniş ve bir Jüpiter Buzlu Aylar görevi gibi fikirlerin hepsi nükleer enerjiyle çalışır.
Yeni plütonyum üretiminin yanı sıra NASA, 2016 yılına kadar iki yeni RTG'nin Gelişmiş Stirling Radyoizotop Jeneratörleri (ASRG) olarak adlandırılmasını planlıyor. Daha verimli olsa da, ASRG her zaman tercih edilen cihaz olun. Örneğin, Curiosity, aletleri Freon dolaşımı yoluyla sıcak tutmak için MMRTG atık ısısını kullanır. Merak, 110 watt'lık jeneratör tarafından üretilen atık ısıyı havalandırırken, Mars'a havlayan aero mermisinde işbirliği yaptı.
Ve elbette, nükleer bir yükün başlatılmasıyla birlikte gelen ek önlemler var. Amerika Birleşik Devletleri Başkanı, Florida Uzay Kıyısı'ndaki Merakın başlatılması üzerine imza atmak zorunda kaldı. Cassini, New Horizons ve Curiosity'nin lansmanı, nükleer ile ilgili her şey gibi protestocuların dağılmasına neden oldu. Kömürle çalışan elektrik santrallerinin günlük olarak istenmeyen bir yan ürün olarak radyoaktif polonyum, radon ve toryum ürettiğini unutmayın.
Bahsedilen lansmanlar, azaltılabilen ve yönetilebilen risklerle de olsa tehlikesiz değildir. Uzayla ilgili en kötü nükleer kazalardan biri, ABD uzay programında, 1964'te lansmandan kısa bir süre sonra Madagaskar sahilindeki RTG donanımlı bir Transit-5BN-3 uydusunun kaybedilmesi ile erken yaşandı. ve Dünya'ya döndüklerinde, astronotlar Kova İniş Modülü ve nükleer enerjiyle çalışan bilimsel deneyler, Fiji adası yakınlarındaki Pasifik Okyanusu'ndaki Ay'ın yüzeyi anlamına geliyordu. (Sana söylemiyorlar o Gelecekte bir uzay görevi için bu RTG'yi okyanus tabanından “diriltmenin” maliyet açısından etkili olup olmayacağını merak ediyor. Yeni Ufuklar gibi önceki nükleer donanımlı lansmanlarda NASA, 350-1'e 1'de “plütonyum bırakabilecek bir lansman kazası” şansı verdi, o zaman bile, korumalı RTG bir patlamadan ve darbeden kurtulmak için “aşırı tasarlanmış” su ile.
Ancak yeni güneş sistemi keşifleri açısından riskler kazanılmaya değer. Uzay araştırmalarının cesur yeni bir geleceğinde, plütonyum üretiminin barışçıl amaçlarla yeniden başlatılması bize umut veriyor. Carl Sagan'ı yorumlamak için uzay yolculuğu, düşünebileceğimiz nükleer fisyonun en iyi kullanımlarından biridir!
