Bild https://inl.gov en eventuellt framtida rymdkärnreaktor
Sedan 1960-talet har rymdfarkoster som Voyager 1 och
2 samt Mars-roverna använt radioisotopkraftsystem enheter som använder
sönderfallsvärme från plutonium för att generera pålitlig värme och
elektricitet. Även om det för närvarande inte finns några fissionsbaserade
kärnreaktorer i drift i rymden utfärdade NASA ett direktiv om fissionskraft
och avser att placera en reaktor på månen med detta under räkenskapsåret 2030. För att
uppnå detta mål föreslås i en rapport finansierad av Idaho National Laboratory,
Weighing the Future: Strategic Options for U.S. Space Nuclear Leadership, flera
möjliga vägar till framgång i detta.
"Det kanske låter som science fiction, men det
är det inte," beskriver Sebastian Corbisiero, nationell teknisk chef för
Department of Energy Space Reactor Initiative. "Det är realistiskt
och kan avsevärt öka vad människor kan göra i rymden eftersom fissionsreaktorer
ger en stegvis ökning av tillgänglig energi. Det vi behöver nu är en tydlig väg
framåt." Även om mycket kan utnyttjas av framväxande avancerade
terrestra reaktorer och rymdbundna fissionssystem, finns det några viktiga skillnader
som utgör utmaningar som måste lösas i rymdmiljön. "De stora
skillnaderna är massa, temperatur och komponentuthållighet," beskriver Corbisiero.
Allt som skickas ut i rymden måste transporteras dit med
en raket, så reaktorn måste vara så lätt som möjligt samtidigt som den är
robust och hållbar. Vikt blir därmed ett primärt fokus, beskriver Corbisiero.
Till exempel är kanske vatten inte är det bästa valet
av kylvätska för rymdbaserade reaktorer eftersom vatten skulle kräva extremt
tjocka, tunga metalltryckkärl för att hålla det.
De material som är lämpliga för extrema förhållanden
inne i en jordbaserad kärnreaktor kanske inte är lämpliga för de mer
intensiva förhållanden som en rymdreaktor måste utstå. För att maximera
effektutbytet arbetar rymdreaktorer vid mycket högre temperaturer.
Dessutom stängs markbaserade reaktorer vanligtvis av
var 18–24:e månad för utbyte och service av delar och påfyllning. Till skillnad från detta är
rymdreaktorer planerade och designas för att hålla i 10 år utan underhåll.
Detta kräver exceptionellt hållbara komponenter och elektronik för att klara
rymdens hårda förhållanden under längre perioder och detta utvecklas och utvärderas av NASAs Fission Surface Power-satsning.
Experter inom kärnkraft arbetar med att utveckla och testa rätt reaktordesigner för att möta dessa krävande krav på ett rymdsystem. INL (Idaho national laboratory) kommer att spela en avgörande roll i att underlätta strategier för kärnkraft och framdrivning i rymden. Som det ledande nationella laboratoriet som stödjer rymdreaktorinsatser samordnar INL och flera nationella laboratorier för att utveckla teknologier, kapaciteter och infrastruktur som krävs för att säkerställa upptagets framgång.
Med specialiserad personal och toppmoderna
anläggningar som Transient Reactor Test Facility är INL utrustat för att
genomföra kritiska tester av kärnreaktorbränslen och ta emot nya
reaktorteknologier på plats. Detta positionerar INL som en knutpunkt för att
utveckla rymdreaktorteknologier och tillhandahåller nödvändig teknisk expertis
och resurser för att stödja ambitiösa projekt.
Ambitiösa strategier är avgörande för att uppnå USA:s mål för rymdkärnkraft, särskilt att få en reaktor på månen, beskriver Corbisiero. Att påskynda nationell forskning och utveckling av dessa
teknologier, stödda av INL, kommer att säkerställa att USA behåller sitt ledarskap
inom detta kritiska område.
"Vi står potentiellt på tröskeln till ett stort
steg framåt när det gäller kärnkraft till rymdapplikationer," beskriver Corbisiero. "Att vara en del av en sådan här insats är så spännande
det kan bli. Det är något man en gång kan berätta för sina barnbarn."
