Mēness kodolreaktors

NASA un Enerģētikas departamenta pētnieki nesen pārbaudīja galvenās tehnoloģijas kodola skaldīšanas reaktora izstrādei, kas varētu darbināt cilvēka priekšposteni uz Mēness vai Marsa. Pārbaudes pierāda, ka aģentūras varētu izveidot drošu, uzticamu un efektīvu sistēmu līdz 2020. gadam, gadam, kad NASA plāno atgriezt cilvēkus uz Mēness.

Ražošanas jauda: Jaudas pārveidošanas vienība, kas sastāv no diviem Stirlinga dzinējiem, kas atrodas viens otram pretī, ir uzstādīta testēšanai NASA Māršala kosmosa lidojumu centrā. Sūknējamais šķidrais metāls tiek izmantots, lai siltumu no reaktora pārnestu uz dzinējiem, kur to pārvērš elektrībā.

Skaldīšanas reaktors darbojas, sadalot atomus un izdalot enerģiju siltuma veidā, kas tiek pārvērsta elektrībā. Ideja par kodolenerģijas izmantošanu kosmosā radās 1950. gadu beigās, kad tika apsvērta iespēja nodrošināt piedziņu, izmantojot projektu Orion. 1960. gados NASA izstrādāja virkni kompaktu, eksperimentālu kosmosa kodolreaktoru saskaņā ar Sistēmas kodolenerģijas palīgenerģija programma. Taču bažas par sabiedrības drošību un starptautisks līgums, kas aizliedz kodolieročus kosmosā, apturēja attīstību.

Tagad kodolenerģija tiek apsvērta Mēness un Marsa misijām, jo ​​atšķirībā no alternatīvām, piemēram, saules enerģijas, tā var nodrošināt pastāvīgu enerģiju, kas ir nepieciešama cilvēka dzīvības uzturēšanas sistēmām, roveru uzlādēšanai un resursu ieguvei. Saules enerģijas sistēmām būtu jāizmanto arī enerģijas uzglabāšanas ierīces, piemēram, akumulatori vai kurināmā elementi, kas sistēmai pievienos nevēlamu masu. Saules enerģija ir vēl vairāk ierobežota, jo Mēness ir tumšs līdz pat 14 dienām un tajā ir dziļi krāteri, kas var aizēnot sauli. Marss atrodas tālāk no saules nekā Zeme vai Mēness, tāpēc tur var iegūt mazāk saules enerģijas.

Jaunā kodolenerģijas sistēma ir daļa no 2006. gadā aizsāktā NASA projekta, ko sauc Skaldīšanas virsmas jauda , kas pēta mazus reaktorus, kas paredzēti izmantošanai uz citām planētām. Lai gan kodolenerģija joprojām ir pretrunīga, pētnieki saka, ka reaktors būtu izstrādāts tā, lai tas būtu pilnīgi drošs un tiktu aprakts drošā attālumā no astronautiem, lai pasargātu tos no jebkāda tā radītā starojuma.

Nesenajos testos tika pārbaudītas tehnoloģijas, kas varētu redzēt kodolreaktoru kopā ar Stirlinga dzinēju, kas spēj saražot 40 kilovatus enerģijas, kas ir pietiekami, lai darbinātu nākotnes Mēness vai Marsa priekšposteni.

Mēs neveidojam sistēmu, kurai nepieciešami simtiem gigavatu jaudas, piemēram, tām, kas ražo elektroenerģiju mūsu pilsētām, saka NASA projektu vadītājs Dons Palaks. Glena pētniecības centrs Klīvlendā, OH. Sistēmai ir jābūt lētai, drošai un izturīgai, un mūsu nesenie testi parādīja, ka mēs varam to veiksmīgi izveidot, saka Palaks.

Lai ražotu elektroenerģiju, pētnieki izmantoja šķidru metālu, lai pārnestu siltumu no reaktora uz Stirlinga dzinēju, kas izmanto gāzes spiedienu, lai pārvērstu siltumu enerģijā, kas nepieciešama elektroenerģijas ražošanai. Pārbaudēm pētnieki izmantoja siltuma avotu, kas nav kodolenerģija. Šķidrais metāls bija nātrija kālija maisījums, kas agrāk tika izmantots, lai pārnestu siltumu no reaktora uz ģeneratoru, saka Palaks, taču šī ir pirmā reize, kad šis maisījums tiek izmantots ar Stirlinga dzinēju.

Tie ir ļoti efektīvi un izturīgi, un mēs uzskatām, ka [tas] bez uzraudzības var ilgt astoņus gadus, saka Lī Meisons, Glennas projekta galvenais pētnieks. Sistēma darbojās labāk, nekā gaidīts, norāda Palac, ģenerējot 2,3 kilovatus jaudas vienmērīgā tempā.

Atdzesēšana: Marc Gibson, NASA testēšanas inženieris, pārbauda radiatora paneli, ko izmanto, lai atdzesētu skaldīšanas enerģijas sistēmu, kas tiek testēta Glenn pētniecības centrā. Panelis ir sešas pēdas reiz deviņas pēdas. Pilna mēroga sistēmai būtu nepieciešami divdesmit šādi radiatori.

Pētnieki arī izstrādāja vieglu radiatora paneli, lai atdzesētu sistēmu un izkliedētu siltumu no reaktora. Prototipa panelis ir aptuveni sešas pēdas reiz deviņas pēdas — viena divdesmitā daļa no izmēra, kas nepieciešams pilna mēroga sistēmai. Siltums no ūdens dzesēšanas sistēmas tiek cirkulēts uz radiatoru, kur tas izkliedējas.

Pētnieki pārbaudīja radiatora paneli vakuuma kamerā Glenā, kas atkārto atmosfēras trūkumu un ekstremālās temperatūras uz Mēness — no vairāk nekā 100 grādiem pēc Celsija dienā līdz zem 100 grādiem pēc Celsija naktī. Panelis izkliedēja sešus kilovatus enerģijas, kas ir vairāk nekā gaidīts — ļoti veiksmīgs tests, saka Palaks. Uz Mēness panelim jāizdzīvo arī putekļainā vide, ko izraisa regolīts.

Visbeidzot, pētnieki pārbaudīja Stirlinga ģeneratora veiktspēju radiācijas vidē plkst Sandijas Nacionālās laboratorijas Albukerkā, NM. Mērķis bija pārbaudīt motora veiktspēju, nodrošinot, ka materiāli nesabojājas. Maiņstrāvas ģenerators tika pakļauts 20 reizes lielākam starojuma daudzumam, ko tas varētu sagaidīt savā dzīves laikā, un tas izdzīvoja bez būtiskām problēmām.

Meisons saka, ka testi ir ļoti svarīgi, lai parādītu sistēmas iespējamību, un ka nākamais solis ir pētniekiem veikt pilnu sistēmas demonstrāciju, apvienojot ar kodolreaktoru nesaistītu simulatoru ar Stirlinga dzinēju un radiatora paneli. Viņš stāsta, ka šīs pārbaudes būtu jāpabeidz 2014. gadā.

Pētnieki strādā arī pie sistēmas jaudas pārvades un elektronikas. Mēness bāzei ir nepieciešams daudz enerģijas, piemēram, datoriem, dzīvības uzturēšanai un akmeņu uzsildīšanai, lai iegūtu resursus, piemēram, skābekli un ūdeņradi, saka Ross Radels, vecākais tehniskā personāla loceklis un daļa no Sandia moderno kodolkoncepciju grupas. . Viņa grupa strādā pie sistēmu dinamiskās analīzes, datora modeļa, kas prognozē, kā reaktors darbosies testēšanas laikā. Kodolenerģija ir atspēriena punkts, lai virzītos tālāk uz pilotētu kosmosa izpēti, saka Radels.

Tas ir aizraujošs projekts un vienīgā iespējamā metode, kā nodrošināt enerģiju pilotējamam ceļojumam uz Marsu, saka Daniels Hollenbahs, Oak Ridge National Laboratory kodolzinātņu un tehnoloģiju nodaļas pētnieks, kurš projektā nebija iesaistīts.

Meisons saka, ka kodola skaldīšana ir viena no daudzajām koncepcijām, kas tiek pārbaudītas kā enerģijas avots cilvēku misijām uz Mēnesi un Marsu, un, ja tā tiks izvēlēta, viņš saka, ka šī tehnoloģija varētu tikt ieviesta līdz 2020. gadam.

paslēpties