Американским космонавтам не хватает плутония-238

Научные программы Соединённых Штатов по исследованию планет Солнечной системы во многом зависят от наличия надёжных источников энергии. Наиболее удобным устройством для энергоснабжения кораблей в дальнем космосе на сегодняшний день являются изотопные генераторы (РИТЭГ), использующие энергию распада 238Pu. Но запасы данного изотопа в США подходят к концу, что ставит под угрозу космические планы американцев.

Изотопные генераторы как альтернатива солнечным батареям

Национальная академия наук США опубликовала подробный и тревожный доклад под названием "Радиоизотопные энергетические системы - обязательное условие для сохранения лидерства Соединённых Штатов в освоении космоса". В этом документе, подготовленном большой группой известных специалистов, проанализирована текущая ситуация с поставками 238Pu для космической программы.

Изотопные генераторы, преобразующие тепло радиоактивного распада в электроэнергию, стали для американцев хорошим выходом в условиях отсутствия у США работоспособных проектов космических реакторов. Их преимущества перед солнечными батареями становятся особенно заметными при полётах к Юпитеру и далее.

Для сравнения - в окрестностях Юпитера интенсивность солнечного света на 96% меньше, чем на Земле, а если говорить о Плутоне, то у этой экс-планеты интенсивность падает уже на 99,94%.

Помимо естественных геометрических причин, есть и другие резоны для отказа от энергии Солнца - так, в радиационных поясах Юпитера она превращается в ненадёжный энергоисточник, и поэтому в планируемом полёте станции "Juno" с солнечными батареями не предполагается выхода в экваториальную плоскость планеты-гиганта, где располагается большая часть поясов.

Начиная с 1961 года, в Соединённых Штатах было запущено 26 космических кораблей, спутников и межпланетных станций, на которых в общей сложности было установлено 45 изотопных генераторов. Некоторые из них были возвращены на Землю, некоторые продолжают работать на орбитах или поверхностях других планет, а источники на "Пионерах" и "Вояджерах" летят сейчас в сторону далёких звёзд.

Список американских космических аппаратов с изотопными генераторами

Плутоний из России

Все американские генераторы используют в качестве радиоактивного источника 238PuO2. Их мощность варьируется от 2,7 до 500 Вт(эл.). У истоков американской космической изотопной программы стоит небезызвестная корпорация RAND, которая начала заниматься этой проблемой в 1946 году. А в 1951 году к этой работе по запросу министерства обороны подключилась комиссия по атомной энергии США.

Выбор 238Pu в качестве изотопного источника был обусловлен тем, что он единственный из всех претендентов полностью удовлетворял сформированному набору требований и критериев, а именно:

Во времена ядерной гонки вооружений НАСА не испытывало проблем с приобретением 238Pu у военного атомного комплекса США. Но в 1988 году американские реакторы-наработчики были закрыты, и страна полностью лишилась возможности производить данный изотоп в промышленных масштабах - на территории Соединённых Штатах сохранились только незначительные лабораторные производства.

Закрытие реакторов было обусловлено, в том числе, и экономическими причинами. Их обслуживание обходилось слишком дорого. После того, как с наработчиков были сняты военные задачи, оказалось невыгодным оставлять их в эксплуатации исключительно для нужд космической программы. Тем более, что на тот момент - конец 80-ых годов - запасы 238Pu в США казались неистощимыми.

На имевшихся резервах американская космическая отрасль смогла проработать без затруднений до начала 2000-ых годов. Кроме того, США в лице министерства энергетики заключили в 1992 году соглашение с Россией о закупках российского 238Pu. Точные данные по плутониевым контрактам держатся в тайне, но можно предположить, что в Соединённые Штаты было поставлено до 20 кг этого изотопа, и ещё около 10 кг будет поставлено в обозримом будущем.

Однако российские складские резервы 238Pu также подходят к концу, и - согласно открытым источникам - российские предприятия на данный момент более не нарабатывают этот изотоп. Таким образом, США более не могут рассчитывать на поставки плутония-238 из России, если только американские государственные ведомства не согласятся сделать крупные инвестиции в российскую атомную отрасль, необходимые для возобновления наработки 238Pu.

Но даже в том случае, если США примирятся с необходимостью продолжать закупать 238Pu за рубежом - в России или иной стране - потребуются годы до того момента, когда первые партии этого изотопа будут готовы к отправке в Америку. Так, только на обсуждение контрактов может уйти 2-3 года.

Есть ещё одно принципиальное ограничение - импортный плутоний может быть использован только в исключительно мирных космических миссиях и не может применяться в полётах, связанных с вопросами национальной безопасности США.

Возможности США по производству 238Pu

Существуют различные оценки потребностей США в 238Pu на период до 2028 года. Авторы доклада предлагают использовать в качестве консервативной оценки данные из письма НАСА в министерство энергетики от 29 апреля 2008 года. Из них следует, что до 2028 года космическому агентству потребуется 105-110 кг 238Pu. В реальности запросы космонавтов могут оказаться выше предсказанных.

Потребности НАСА в 238Pu до 2028 года по состоянию на апрель 2008 года.
За прошедший год дата старта марсианской научной лаборатории (первая позиция в списке) была сдвинута на 2011 год.
Источник HPSRG мощностью 2 кВт(эл.) ещё должен быть разработан.

Наработка 238Pu осуществляется в реакторах путём облучения таблеток из чистого 237Np. Очевидно, что сырьевой материал также требует особых усилий для получения. В настоящее время, в США есть два исследовательских реактора, которые могли бы быть пригодными для производства 238Pu на уровне несколько килограммов в год - ATR в национальной лаборатории Айдахо и HFIR в национальной лаборатории Окриджа.

Возможны и альтернативные варианты - например, наработка 238Pu в энергетических легководных реакторах. Такой аппарат-тысячник в состоянии выдавать на-гора до 5 кг 238Pu в год. Но в этом случае потребуется кардинальная переработка существующих технологических процессов.

Например, в исследовательском реакторе облучаемая мишень из 237Np по принятой технологии находится внутри алюминиевой оболочки, но в энергетическом реакторе использовать Al как конструкционный материал для мишени невозможно из-за более высоких теплофизических параметров.

Авторы доклада считают крайне необходимым как можно быстрее приступить к производству 238Pu в США на реакторах ATR и HFIR. Причём делать это нужно в буквальном смысле слова безотлагательно, и не исключено, что даже немедленный запуск не избавит Соединённые Штаты от необходимости импорта 238Pu.

Если американцы не будут предпринимать никаких действий (худший сценарий), то весь закупленный у России объём 238Pu будет истрачен НАСА к 2020 году, и о межпланетных полётах, намеченных после этого срока, можно будет забыть. Но и в лучшем сценарии развития событий авторы прогнозируют исчерпание запасов 238Pu к 2025 году.

Поставки и потребность в 238Pu в США до 2028 года.
На верхнем графике показаны поставки 238Pu, кг, для случаев отсутствия производства в США (прямая линия), начала его наработки в 2010 и 2012 годах.
На нижнем графике показаны потребности НАСА в 238Pu в зависимости от типа изотопных генераторов для миссии "Outer Planets Flagship-1".

Баланс 238Pu в США до 2028 года.
Отрицательные величины означают нехватку 238Pu.
"Status Quo" - худший сценарий, соответствующий отсутствию наработки 238Pu в США.
"Best Case" - наилучший сценарий, соответствующий началу наработки в 2010 году и выбору менее плутониевоёмких генераторов для отдельных космических полётов.

ИСТОЧНИК: AtomInfo.Ru

ДАТА: 13.05.2009

Темы: США, Космические реакторы, Радиоизотопы, Плутоний, Исследовательские реакторы

ЧМЗ - рекорд по производству оболочек
Чепецкий механический завод (Р С’Р С› ЧМЗ, предприятие Топливного РґРёРІРёР·РёРѕРЅР° Росатома Р Р† Р С–. Глазов Удмуртской Республики) Р С—Р С• итогам 2024 РіРѕРґР° изготовил Р±РѕР»РРРР’ Р’ Р’ Р’ Р вЂ Р В РІР‚љРІвЂћСћР В РІР‚™Р’µР В Р’ Р’Вµ 1 миллиона циркониевых оболочек, применяемых Р Р† производстве ядерного топлива для Р С’Р В­Р РЋ.
Такой объём оболочечных труб выпущен впервые за всю историю предприятия.
Увеличить выпуск продукции удалось в рамках масштабной программы по реконструкции производства.
Только Р Р† прокатном цехе реконструировано почти 10 тысяч квадратных метров производственных площадей, введено Р Р† эксплуатацию более десятка Р ВµРВРвРР В РІР‚™Р’ Р Р†Р вЂљРЎв„ўР В Р вЂ Р Р†Р вЂљРЎвЂєР РЋРЎвЂєР В Р’ Р’ РІР‚™Р’ Р В Р’ РЎС›Р Р†Р вЂљР’˜Р В Р’ РЎвЂ˜Р В Р вЂ¦Р В РЎвЂ˜Р РЋРІР‚В  РЅРѕРІРѕРіРѕ высокопроизводительного оборудования.
Работы по подготовке фундаментов, инженерных коммуникаций и пуско-наладке проводились без остановки производственных линий.
Всего в рамках проекта по наращиванию...


В мире статус действующего имеют 416 блоков, статус строящегося 62 блока - PRIS

Монтаж компенсатора давления выполнен на Аккую-2

Четверо сотрудников инжинирингового дивизиона Росатома удостоены государственных наград

Росэнергоатом получил лицензию Ростехнадзора на размещение ядерной установки четвёртого блока Курской АЭС-2

В Японии начали очередной сброс воды с АЭС Фукусима-1

На строящейся АЭС Руппур проходит миссия pre-OSART

Китайская компания CPECC готова сотрудничать с вьетнамскими государственными энергетическими компаниями в сфере атомной энергетики

Машиностроители Росатома начали сборку корпуса реактора для атомного ледокола Ленинград

INVENTORUS и АО Оператор ТМиК подписали соглашение о стратегическом сотрудничестве

Westinghouse заключил соглашения с шестью канадскими поставщиками

Европейский инвестиционный банк предоставит Orano кредит на сумму 490 млн евро для расширения обогатительного завода

Второй блок Смоленской АЭС остановлен на ППР

Местные власти поддержали проект по строительству централизованного хранилища ОЯТ в Нью-Мексико

Регуляторы США приняли к рассмотрению отчёт Framatome о повышении глубины выгорания топлива в PWR

В Пекине прошло мероприятие Послы лицом к лицу с CNNC

На комплексе WIPP завершаются работы по созданию новой системы спецвентиляции

Монтаж второго яруса ВЗО завершён на Эль-Дабаа-2

Визит функционально-технической поддержки завершился на Кольской АЭС

Эксперты ВАО АЭС оценят работу Белорусской АЭС

Третий блок Белоярской АЭС включён в сеть после ППР


Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru

Поиск по сайту:


      Р В Р’ Р’ Р’ Р’ Р’ Р’ Р’ РІР‚™Р’В© AtomInfo.Ru – независимый атомный информационно-аналитический сайт, 2006-2025.
      Р В Р’ Р’ Р’ Р’ Р’ Р’ Р’ Р’ Р Р‹Р В Р вЂ Р В РЎвЂ˜Р В РўвЂ˜Р В Р’µРЎвЂљР ВµР В»РЎРЉРЎРѓРЎвЂљР Р†Р С• Р С• регистрации СМИ Р В Р’В­Р В Р’В» №ФС77-30792.
      ATOMINFO™ - зарегистрированный товарный знак.
      Р В Р’ Р’ Р’ Р’ Р’ Р’ Р’ Р’ Р’˜РЎРѓР С—ользование Р С‘ перепечатка материалов допускается РїСЂРё указании ссылки Р Р…Р В° источник.