La NASA se queda sin plutonio 238

El Reactor de isótopos de alto flujo en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge produce pequeñas cantidades de plutonio-238 para la NASA, lo que enriquece el neptunio-237 La

producción lenta de combustible nuclear amenaza los planes de la NASA de lanzar naves espaciales con generadores termoeléctricos. Si el problema no se resuelve, debe limitarse a la energía solar.

El combustible ideal es el plutonio-238 (Pu-238). Cuatro kilogramos de combustible son suficientes para proporcionar energía al barco durante décadas. La NASA ha gastado 140 kg de plutonio en su historia, incluso en experimentos bajo el programa Apollo, en la misión Galileo a Júpiter y en el envío de los dispositivos Pioneer y Voyager. En este momento, el plutonio está proporcionando calor y electricidad al rover Curiosity, la estación orbital Cassini en Saturno y la nave espacial New Horizons que vuela al cinturón de Kuiper.

El plutonio sería muy útil para las sondas robóticas que pueden sumergirse en las profundidades del hielo satelital en el sistema solar, donde hay océanos subterráneos de agua. Para aviones que volarán en las atmósferas de otros planetas y explorarán nuevos territorios. Para que los barcos viajen en lagos y ríos de metano líquido y etano en la superficie de Titán. Para muchas otras misiones. Pero el plutonio está terminando, y existe la sospecha de que el combustible nuclear tendrá que ser abandonado si no se toma una decisión política decidida.

En los Estados Unidos, la producción de isótopos de plutonio-238 se detuvo en 1988. El Departamento de Energía de los Estados Unidos firmó un contrato de cinco años en 1992 para comprar 10 kg de isótopos de Rusia y la posibilidad de aumentar los suministros a no más de 40 kg. Como parte del contrato, se celebraron varios contratos y se amplió el acuerdo. En 2009, las entregas se interrumpieron debido a una reestructuración de la industria nuclear rusa, y la NASA ahora está en una posición difícil, escribe Scientific American.

Los intentos del Departamento de Energía para establecer el enriquecimiento de Pu-238 en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge no dan un resultado aceptable: la producción del isótopo de neptunio-237 es demasiado pequeña.

Actualmente, las reservas de la NASA son solo 35 kilogramos de Pu-238, y la desintegración radiactiva de 18 de los 35 kilogramos es demasiado débil para ser utilizada en los generadores termoeléctricos existentes de la NASA. Según los expertos, 17 kg de combustible serán suficientes para solo cuatro generadores, uno de los cuales ya está reservado para el rover como parte de la misión Mars 2020.

En 2013, después de un paréntesis de veinticinco años, el Departamento de Energía de EE. UU. Reanudó la producción de plutonio-238 en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge, pero el proyecto encontró dificultades técnicas y ya estaba retrasado, por lo que era poco probable que alcanzara la capacidad planificada de 1.5 kg de plutonio por año. Año 2021. En cambio, los ingenieros están hablando de producir 0.5 kg por año para 2019.

El problema se planteó repetidamente en el Congreso, tratando de obtener información de la NASA sobre el estado actual de las cosas, sobre la cantidad de plutonio necesario y las posibles formas de obtenerlo, pero la Agencia Espacial Nacional permanece en silencio. También hubo un intento de aprobar la Ley de Exploración Espacial Eficiente para planificar el apoyo material de la NASA, pero también estaba atrapado en comités parlamentarios.

En otras palabras, ahora la NASA no tiene un plan y una comprensión clara de qué hacer a continuación, escribe Scientific American. Expertos independientes critican la posición de la NASA, que afirma que no se necesitan reservas adicionales de plutonio. Me gusta, y el stock actual es suficiente para las misiones planificadas. Pero este es un ejemplo clásico de un círculo vicioso. Hay suficiente stock actual porque se planean pocas misiones. Se planean pocas misiones porque falta plutonio. Si hubiera más combustible, probablemente se encontraría dónde usarlo.

Por ejemplo, desde hace varias décadas, los científicos han estado soñando con enviar una sonda a Europa, el satélite de Júpiter, donde la vida podría existir teóricamente bajo el hielo. Pero estos planes se retrasan constantemente debido a que se necesita demasiado plutonio. Entonces, el último proyecto del Orbitador Júpiter Europa requirió 17.6 kg de Pu-238, es decir, más de lo que la NASA tenía.

El problema se agrava aún más por el hecho de que en 2013 el Congreso y la Casa Blanca trasladaron a la NASA los costos de reiniciar la línea de producción de plutonio y la operación de los laboratorios de investigación. Ahora estos costos ascienden a $ 50 millones por año. Dado que los costos recayeron sobre los hombros de la NASA, fue necesario reducir la financiación de algunos programas científicos y técnicos, incluidos los programas para crear nuevos tipos de generadores que podrían reducir el consumo de plutonio. De nuevo, un círculo vicioso.

Los ingenieros intentan resolver el problema de manera diferente. Por ejemplo, existe la idea de lanzar a Europa no una sonda de plutonio, sino un orbitador alimentado por energía solar que realizará una serie de maniobras inteligentes, acercándose a la superficie a corta distancia.

En algunos aspectos, los paneles solares incluso superan a los generadores termoeléctricos: pesan menos y se despliegan a la potencia requerida, según las necesidades del dispositivo. Por lo tanto, para una misión a Europa, necesita paneles solares con un área de 50 m ² . Este tipo de batería se probará en el dispositivo Juno, que llegará a Júpiter en julio de 2016.

Ante una deficiencia de plutonio, los ingenieros se ven obligados a depender de la energía solar y mejorar la tecnología: para aumentar la eficiencia de las células solares utilizando concentradores y espejos, paneles de un nuevo diseño.

Pero no importa cuánto lo intenten los ingenieros, existen tales misiones que es fundamentalmente imposible proporcionar energía solar. De todos modos, si lo piensas bien, el mismo vehículo de descenso Fila ahora continuaría operando en el cometa 67P / Churyumov-Gerasimenko si tuviera un generador termoeléctrico, y no paneles solares. En general, uno tendrá que negociar con Rusia o tomar una decisión política para reanudar el programa nuclear, que se detuvo después del final de la Guerra Fría.

Source: https://habr.com/ru/post/es384199/