science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Plutoniumtekort kan NASA's diepe ruimteverkenning verlammen

Een plutonium-238-oxidepellet gloeit van zijn eigen hitte; de radio-isotoop wordt gebruikt als brandstof voor het aandrijven van ruimtevaartuigen op weg naar de verre ruimte. Amerikaanse ministerie van Energie

Een recent rapport van het Government Accountability Office (GAO) waarschuwt dat het vermogen van NASA om toekomstige missies in de verre ruimte op te zetten mogelijk wordt belemmerd door een tekort aan plutonium-238 (Pu-238) brandstof.

Pu-238 wordt gebruikt in energiesystemen voor radio-isotopen. Ook wel "nucleaire batterijen" genoemd, " deze stroombronnen produceren elektriciteit voor ruimtevaartuigen wanneer hun zonnepanelen niet voldoende sap produceren - terwijl ze planeten ver van de zon onderzoeken, bijvoorbeeld. Ze zijn ook gebruikt voor het aandrijven van sondes zoals NASA's Curiosity Rover, die sinds 2012 het oppervlak van Mars verkent, waar stofstormen de opwekking van zonne-energie kunnen verstoren.

Plutonium-238 wordt opgeslagen in een keramische vorm in een beschermende cilindrische schaal van grafiet. De brandstofbron levert warmte voor de elektrische energiesystemen van de Curiosity Mars rover. U.S. Department of Energy/Idaho National Laboratory/NASA

Maar Pu-238 is niet iets dat gemakkelijk kan worden verkregen. Zoals Wired in 2013 meldde de enige bekende natuurlijke bron van de isotoop is van exploderende sterren, en met een halfwaardetijd van iets minder dan 88 jaar, elke Pu-238 die in de kosmos wordt geproduceerd, vergaat snel en verdwijnt voordat het ooit de aarde bereikt. De enige manier om Pu-238 te verkrijgen? Wetenschappers moeten het maken in kernreactoren. In de jaren 70 en 80, dat was geen probleem, omdat het kernwapenprogramma van het land zou kunnen dienen als brandstof voor het ruimteprogramma.

Maar de Amerikaanse bron voor Pu-238 droogde in 1988 op, toen de Savannah River Plant van het Amerikaanse ministerie van Energie in South Carolina de productie stopte toen de Koude Oorlog tussen de VS en de Sovjet-Unie aan het afnemen was. Vanaf dat moment tot het begin van de jaren negentig, de VS kocht het plutonium dat het nodig had van Rusland, maar dat land stopte met de verkoop ervan in 2009, waarschijnlijk omdat de eigen voorraad aan het slinken was.

in 2015, Wetenschappers van de Amerikaanse regering zijn opnieuw begonnen met de productie van Pu-238 in het Oak Ridge National Laboratory, en andere voorzieningen. Maar het is niet gemakkelijk om de brandstof te maken, en volgens GAO, een bureau dat namens het Congres zaken onderzoekt, ze hebben er tot nu toe slechts ongeveer 100 gram van kunnen produceren, en de productie zal op zijn vroegst tot 2023 niet stijgen tot 3,3 pond (1,5 kilogram) per jaar. In de tussentijd, volgens GAO, het Amerikaanse aanbod is geslonken tot slechts ongeveer 77,2 pond (35 kilogram), die slechts 37,5 pond (17 kilogram) omvat die voldoet aan de specificaties voor gebruik in ruimtevaartuigen. Sommige energiesystemen van ruimtevaartuigen hebben maar liefst 7,5 pond (3,4 kilogram) Pu-238 nodig, dus het is niet zo moeilijk om te zien in welke hachelijke situatie NASA zich zal bevinden, tenzij DOE een manier vindt om de productie te verhogen.

Dat is nu interessant

Volgens een rapport uit 2009 van de National Research Council, mensen hebben 22 radio-isotopen geïdentificeerd die een ruimtevaartuig kunnen aandrijven. Maar afgezien van Pu-238, de rest is ofwel te duur, onvoldoende warmteafgifte, of zijn te radioactief om veilig te worden gebruikt.