Mėnulio branduolinis reaktorius

NASA ir Energetikos departamento tyrėjai neseniai išbandė pagrindines technologijas, skirtas sukurti branduolinio dalijimosi reaktorių, galintį maitinti žmogaus forpostą Mėnulyje ar Marse. Bandymai įrodo, kad agentūros galėtų sukurti saugią, patikimą ir efektyvią sistemą iki 2020 m., metų NASA planuoja grąžinti žmones į Mėnulį.

Generuojanti galia: Galios konvertavimo blokas, sudarytas iš dviejų vienas priešais kitą stovinčių Stirlingo variklių, yra įrengtas bandymams NASA Maršalo kosminių skrydžių centre. Siurbiamas skystas metalas naudojamas šilumai iš reaktoriaus perduoti į variklius, kur ji paverčiama elektra.

Dalijimosi reaktorius veikia skaidydamas atomus ir išskirdamas energiją šilumos pavidalu, kuri paverčiama elektra. Branduolinės energijos panaudojimo kosmose idėja kilo šeštojo dešimtmečio pabaigoje, kai buvo svarstyta, ar jie gali būti varomi per projektą Orion. Septintajame dešimtmetyje NASA sukūrė kompaktiškų, eksperimentinių kosminių branduolinių reaktorių seriją Pagalbinės branduolinės energijos sistemos programa. Tačiau susirūpinimas visuomenės saugumu ir tarptautinė sutartis, draudžianti branduolinius ginklus kosmose, sustabdė plėtrą.

Šiuo metu Atominė energija svarstoma Mėnulio ir Marso misijoms, nes, skirtingai nei alternatyvos, tokios kaip saulės energija, ji gali teikti nuolatinę energiją, būtiną žmonių gyvybės palaikymo sistemoms, roverių įkrovimui ir išteklių gavybai. Saulės energijos sistemoms taip pat reikės naudoti energijos kaupimo įrenginius, pvz., baterijas ar kuro elementus, todėl sistemai reikia pridėti nepageidaujamos masės. Saulės energija dar labiau ribojama, nes mėnulis yra tamsus iki 14 dienų ir turi gilius kraterius, kurie gali užgožti saulę. Marsas yra toliau nuo saulės nei Žemė ar mėnulis, todėl ten galima gauti mažiau saulės energijos.

Naujoji branduolinės energetikos sistema yra NASA projekto, pradėto 2006 m., dalis Skilimo paviršiaus galia , kuri tiria mažus reaktorius, skirtus naudoti kitose planetose. Nors branduolinė energija tebėra prieštaringa, mokslininkai teigia, kad reaktorius būtų suprojektuotas taip, kad būtų visiškai saugus ir būtų palaidotas saugiu atstumu nuo astronautų, siekiant apsaugoti juos nuo bet kokios jo sukeltos radiacijos.

Neseniai atlikti bandymai išnagrinėjo technologijas, pagal kurias branduolinis reaktorius būtų sujungtas su Stirlingo varikliu, galinčiu pagaminti 40 kilovatų energijos, kurios pakaktų būsimam Mėnulio ar Marso forpostui.

Mes nekuriame sistemos, kuriai reikia šimtų gigavatų galios, kaip tos, kurios gamina elektrą mūsų miestams, sako NASA projektų vadovas Don Palac. Glenno tyrimų centras Klivlande, OH. Sistema turi būti pigi, saugi ir tvirta, o mūsų naujausi bandymai parodė, kad galime sėkmingai tai sukurti, sako Palacas.

Elektros gamybai mokslininkai naudojo skystą metalą, kad perduotų šilumą iš reaktoriaus į Stirlingo variklį, kuris naudoja dujų slėgį, kad šilumą paverstų energija, reikalinga elektrai gaminti. Bandymams mokslininkai naudojo nebranduolinį šilumos šaltinį. Skystas metalas buvo natrio kalio mišinys, kuris praeityje buvo naudojamas šilumai iš reaktoriaus perkelti į generatorių, sako Palac, tačiau tai pirmas kartas, kai šis mišinys buvo naudojamas su Stirlingo varikliu.

Jie yra labai veiksmingi ir tvirti, ir manome, kad [jie] gali trukti aštuonerius metus be priežiūros, sako Lee Masonas, pagrindinis projekto Glenn tyrėjas. Sistema veikė geriau nei tikėtasi, teigia Palac, generuodama 2,3 kilovato galios pastoviu tempu.

Atvėsinimas: Marcas Gibsonas, NASA bandymų inžinierius, apžiūri radiatoriaus skydą, naudojamą dalijimosi energijos sistemai, kuri yra bandoma Glenn tyrimų centre, aušinti. Skydas yra šešių pėdų x devynių pėdų. Visapusiškai sistemai tokių radiatorių reikėtų dvidešimties.

Tyrėjai taip pat sukūrė lengvą radiatoriaus plokštę, skirtą sistemai vėsinti ir reaktoriaus šilumai išsklaidyti. Prototipo skydelis yra maždaug šešios pėdos x devynios pėdos – viena dvidešimtoji dydžio, reikalingo visapusiškai sistemai. Šiluma iš vandens aušinimo sistemos cirkuliuoja į radiatorių, kur ji išsisklaido.

Tyrėjai išbandė radiatoriaus plokštę vakuuminėje kameroje Glenn mieste, kuri atkartoja atmosferos trūkumą ir ekstremalias temperatūras Mėnulyje – nuo ​​daugiau nei 100 laipsnių Celsijaus dieną iki žemiau 100 laipsnių Celsijaus naktį. Skydas išsklaidė šešis kilovatus energijos, daugiau nei tikėtasi – tai labai sėkmingas bandymas, sako Palacas. Mėnulyje plokštė taip pat turi išgyventi dulkėtą aplinką, kurią sukelia regolitas.

Galiausiai mokslininkai išbandė Stirlingo generatoriaus veikimą radiacinėje aplinkoje Sandijos nacionalinės laboratorijos Albukerke, NM. Tikslas buvo patikrinti variklio veikimą, užtikrinant, kad medžiagos nesuyra. Kintamosios srovės generatorius buvo paveiktas 20 kartų didesnę spinduliuotę, nei tikėjosi per savo gyvenimą, ir išgyveno be didelių problemų.

Masonas teigia, kad bandymai yra labai svarbūs parodant sistemos pagrįstumą ir kad kitas žingsnis yra tyrėjams atlikti visą sistemos demonstravimą, derinant nebranduolinio reaktoriaus simuliatorių su Stirlingo varikliu ir radiatoriaus skydeliu. Jis teigia, kad šie bandymai turėtų būti baigti 2014 m.

Tyrėjai taip pat dirba su sistemos galios perdavimu ir elektronika. Mėnulio bazei reikia daug energijos tokiems dalykams kaip kompiuteriai, gyvybės palaikymas ir uolienų pašildymui, kad ištekėtų tokie ištekliai kaip deguonis ir vandenilis, sako Rossas Radelis, vyresnysis techninio personalo narys ir Sandia pažangių branduolinių koncepcijų grupės narys. . Jo grupė dirba su sistemų dinamine analize, kompiuteriniu modeliu, kuris numato, kaip reaktorius veiks bandymo metu. Branduolinė yra atspirties taškas, norint toliau žengti į pilotuojamą kosmoso tyrinėjimą, sako Radelis.

Tai žavus projektas ir vienintelis įmanomas energijos tiekimo būdas pilotuojamai kelionei į Marsą, sako Danielis Hollenbachas, Oak Ridge nacionalinės laboratorijos branduolinių mokslų ir technologijų skyriaus tyrėjas, nedalyvavęs projekte.

Masonas teigia, kad branduolio dalijimasis yra viena iš daugelio koncepcijų, išbandytų kaip energijos šaltinis žmonių misijoms į Mėnulį ir Marsą, ir, jei bus pasirinkta, ši technologija galėtų būti įdiegta iki 2020 m.

paslėpti