La NASA manque de plutonium 238

Le réacteur à isotopes à haut flux du laboratoire national d'Oak Ridge produit de petites quantités de plutonium 238 pour la NASA, enrichissant le neptunium 237. La

production de combustible nucléaire atone menace les plans de la NASA de lancer des engins spatiaux à l'aide de générateurs thermoélectriques. Si le problème n'est pas résolu, vous devez vous limiter à l'énergie solaire.

Le combustible idéal est le plutonium-238 (Pu-238). Quatre kilogrammes de carburant suffisent à fournir au navire de l'énergie pendant des décennies. La NASA a dépensé 140 kg de plutonium dans son histoire, y compris pour des expériences dans le cadre du programme Apollo, pour la mission Galileo à Jupiter et pour l'envoi des appareils Pioneer et Voyager. À l'heure actuelle, le plutonium fournit de la chaleur et de l'électricité au rover Curiosity, à la station orbitale Cassini à Saturne et au vaisseau spatial New Horizons volant vers la ceinture de Kuiper.

Le plutonium serait très utile pour les sondes robotiques qui peuvent plonger dans les profondeurs de la glace satellite du système solaire, où il y a des océans souterrains d'eau. Pour les avions qui voleront dans les atmosphères d'autres planètes et exploreront de nouveaux territoires. Pour que les navires voyagent sur les lacs et les rivières de méthane liquide et d'éthane à la surface de Titan. Pour de nombreuses autres missions. Mais le plutonium prend fin et l'on soupçonne que le combustible nucléaire devra être abandonné si aucune décision politique ferme n'est prise.

Aux États-Unis, la production d'isotopes du plutonium-238 a été arrêtée en 1988. Le département américain de l'Énergie a signé un contrat de cinq ans en 1992 pour acheter 10 kg d'isotope à la Russie et la possibilité d'augmenter l'approvisionnement à pas plus de 40 kg. Dans le cadre du contrat, plusieurs contrats ont été conclus, l'accord a été prolongé. En 2009, les livraisons ont été interrompues en raison d'une restructuration de l'industrie nucléaire russe, et la NASA est maintenant dans une position difficile, écrit Scientific American.

Les tentatives du Département de l'énergie pour établir un enrichissement en Pu-238 au Oak Ridge National Laboratory ne donnent pas un résultat acceptable: la production de l'isotope neptunium-237 est trop faible.

Actuellement, les réserves de la NASA ne sont que de 35 kilogrammes de Pu-238, et la désintégration radioactive de 18 des 35 kilogrammes est trop faible pour être utilisée dans les générateurs thermoélectriques existants de la NASA. Selon les experts, 17 kg de carburant suffiront pour seulement quatre générateurs, dont l'un est déjà réservé au rover dans le cadre de la mission Mars 2020.

En 2013, après une interruption de vingt-cinq ans, le département américain de l'Énergie a repris la production de plutonium-238 au Oak Ridge National Laboratory, mais le projet a rencontré des difficultés techniques et était déjà en retard, de sorte qu'il était peu probable qu'il atteigne la capacité prévue de 1,5 kg de plutonium par an par 2021 ans. Au lieu de cela, les ingénieurs parlent de produire 0,5 kg par an d'ici 2019.

Le problème a été soulevé à plusieurs reprises au Congrès, essayant d'obtenir des informations de la NASA sur l'état actuel des choses, sur la quantité de plutonium nécessaire et les moyens possibles pour l'obtenir, mais l'Agence spatiale nationale reste silencieuse. Il y avait aussi une tentative de passer la Loi sur l'exploration spatiale efficace pour planifier le soutien matériel de la NASA, mais il était également coincé dans les commissions parlementaires.

En d'autres termes, la NASA n'a plus de plan ni de compréhension claire de ce qu'il faut faire ensuite, écrit Scientific American. Des experts indépendants critiquent la position de la NASA, qui affirme qu'aucune réserve de plutonium supplémentaire n'est nécessaire. Comme, et le stock actuel est suffisant pour les missions prévues. Mais ceci est un exemple classique d'un cercle vicieux. Le stock actuel est suffisant car peu de missions sont prévues. Peu de missions sont prévues faute de plutonium. S'il y avait plus de carburant, on trouverait probablement où l'utiliser.

Par exemple, depuis plusieurs décennies, les scientifiques rêvent d'envoyer une sonde en Europe, le satellite de Jupiter, où la vie pourrait théoriquement exister sous la glace. Mais ces plans sont constamment retardés en raison de trop de plutonium nécessaire. Ainsi, le dernier projet Jupiter Europa Orbiter a nécessité 17,6 kg de Pu-238, soit plus que la NASA.

Le problème est aggravé par le fait qu'en 2013, le Congrès et la Maison Blanche ont transféré à la NASA les coûts de redémarrage de la chaîne de production de plutonium et les travaux des laboratoires de recherche. Or, ces coûts s'élèvent à 50 millions de dollars par an. Les coûts étant tombés sur les épaules de la NASA, il a fallu réduire le financement de certains programmes scientifiques et techniques, notamment des programmes de création de nouveaux types de générateurs susceptibles de réduire la consommation de plutonium. Encore une fois, un cercle vicieux.

Les ingénieurs essaient de résoudre le problème différemment. Par exemple, l'idée est de lancer en Europe non pas une sonde sur le plutonium, mais un orbiteur solaire, qui effectuera une série de manœuvres intelligentes, s'approchant de la surface à une distance proche.

À certains égards, les panneaux solaires surpassent même les générateurs thermoélectriques: ils pèsent moins et sont déployés à la puissance requise, selon les besoins de l'appareil. Ainsi, pour une mission en Europe, vous avez besoin de panneaux solaires d'une superficie de 50 m ² . Ce type de batterie sera testé sur l'appareil Juno, qui arrivera à Jupiter en juillet 2016.

Face à une carence en plutonium, les ingénieurs sont contraints de s'appuyer sur l'énergie solaire et d'améliorer la technologie: augmenter l'efficacité des cellules solaires à l'aide de concentrateurs et de miroirs, panneaux d'une nouvelle conception.

Mais quels que soient les efforts des ingénieurs, il existe de telles missions qu'il est fondamentalement impossible de fournir de l'énergie solaire. Quoi qu'il en soit, si vous y réfléchissez, le même véhicule de descente Fila continuerait désormais à fonctionner sur la comète 67P / Churyumov-Gerasimenko s'il avait un générateur thermoélectrique et non des panneaux solaires. En général, il faudra soit négocier avec la Russie, soit prendre une décision politique pour reprendre le programme nucléaire, qui a été arrêté après la fin de la guerre froide.

Source: https://habr.com/ru/post/fr384199/