Univerzita Bangor vyvíjí drobné jaderné palivo pro budoucí základny na Měsíci

Na základě smlouvy o britské vesmírné agentuře Bangor University ve Walesu vyvíjí nové jaderné palivo pro mikroreaktory Rolls-Royce, které budou do roku 2030 pohánět budoucí lunární základny s posádkou.

Je tu nový vesmírný závod s půl tuctem národů a aliancí, které se dožadují uznání za hlavní vesmírné mocnosti 21. století, když spěchají umístit na Měsíc novou generaci landerů a roverů. To je v době, kdy NASA nabírá na síle, aby splnila svůj slib o vytvoření trvalé lidské přítomnosti na měsíčním povrchu.

Hlavní překážkou dlouhodobých misí nebo stálých základen na Měsíci je 14denní lunární noc, kdy denní teploty klesnou z 250 °F (120 °C) na -208 °F (-130 °C). Tato kombinace mrazivého chladu a tmy znamená, že aby stroje a základny přežily, bez ohledu na to, jak fungují, musí se spoléhat na systémy jaderné energie. V případě čehokoli, co potřebuje skutečnou práci, to znamená spíše jaderné reaktory než radiotepelné generátory.

Rolls Royce

Tyto reaktory nebudou jako velké konvenční reaktory používané na Zemi, které jsou závislé na palivových tyčích. Místo toho by se jednalo o velmi malé, továrně vyrobené reaktory, které využívají to, čemu se říká TRi-strukturální izotropní (TRISO) částicové palivo.

Palivo TRISO je variantou paliva pro reaktor s oblázkovým ložem, které nahrazuje tyče palivovými koulemi o velikosti kulečníkové koule. Palivo Bangor TRISO se liší tím, že kuličky jsou smrštěné na velikost máku. Tyto palivové částice vytvořené 3D tiskem jsou vyrobeny z obohaceného uranu, uhlíku a kyslíku s uranovým jádrem utěsněným uvnitř vrstev uhlíku a keramiky.

Na rozdíl od palivových tyčí jsou tyto částice extrémně pevné a zvládají velmi vysoké teploty, jsou také odolné proti poškození neutronovým zářením, korozi a oxidaci.

Pod vedením profesora jaderných materiálů a spoluředitele Institutu jaderné budoucnosti na Bangorské univerzitě Simona Middleburgha Bangor vyvíjí palivo TRISO, které by bylo vhodné pro měsíční reaktory vyvíjené společností Rolls-Royce a dalšími. Nejen, že může být použit pro energetické reaktory, ale budoucí jaderné pohonné systémy.

US DOE

Důležitá věc na reaktoru s palivem TRISO je, že jde o relativně jednoduchou konstrukci, kterou lze chladit plynem tak, že je ve stínu deštníku radiátorů připojených k chladicímu systému. Tím, že pracují při vyšších teplotách, jsou účinnější než konvenční tlakovodní reaktory.

Za provozu jsou částice paliva přiváděny do horní části reaktoru. Jak se palivo spotřebovává, migrují ke dnu, kde je vyhořelé palivo odstraněno. Vzhledem k tomu, že reaktor má vyšší teplotu, pokud se reakce stane příliš silnou, nárůst tepla utlumí reakci, což způsobí, že se reaktor vrátí na bezpečnou úroveň.

„Tento projekt využije odborné znalosti v oblasti jaderných paliv, které máme v rámci Institutu jaderné budoucnosti, a použije je na jednu z nejzajímavějších možných aplikací: průzkum vesmíru,“ řekl Middleburgh. „Na Měsíci a na planetárních tělesech, která mají den a noc, se již nemůžeme spoléhat na energii Slunce, a proto musíme navrhnout systémy, jako je malý mikroreaktor, abychom udrželi život. Jaderná energie je jediný způsob, jak v současnosti musíme poskytnout energii na takovou délku cesty vesmírem Palivo musí být extrémně robustní a přežít síly startu a pak být spolehlivé po mnoho let.

„Tuto výzvu řeší vynikající vědci a inženýři v Institutu jaderné budoucnosti, ale v nadcházejících letech bude potřeba více a doufáme, že nový program inženýrství na univerzitě poskytne studentům, kteří se chtějí přihlásit, spoustu zajímavých příležitostí. v těchto vzrušujících oblastech výzkumu a vývoje.“

Zdroj: Univerzita Bangor