Mangel på plutonium sætter stopper for nye rumsonder

Manglen på plutonium udgør nu et alvorligt problem for de amerikanske rumprogrammer.

»Vi har kun tilstrækkeligt med materiale til at forsyne to af fire planlagte planet-missioner, som skal opsendes inden 2020,« siger Jim Adams, der er vicedirektør for Nasas Planetary Science Division til Physics Today.

Hvis plutoniummanglen ikke løses, vil det være umuligt i fremtiden at udforske solsystemet uden for Jupiters bane.

Siden 1961 har plutonium-238 været brugt til at levere strøm til 26 Nasa-rumsonder, der er sendt på arbejde så langt borte fra Solen, at solpaneler ikke er særligt effektive.

Plutonium-238 har en halveringstid på 88 år og har i modsætning til plutonium-239 ingen anvendelser inden for våbenproduktion.

Til gengæld leverer det et stabilt varmeoutput på 0,57 watt per gram - og varmen kan omdannes til elektricitet i såkaldte radioisotop termoelektriske generatorer (RTG).

Ny teknologi kan mindske behovet på længere sigt

Mars Science Laboratory, som skal opsendes sidst på året, vil eksempelvis blive forsynet med 3,5 kg Pu-238.

De 2 kW varme, der genereres, kan omdannes til 120 W elektrisk effekt. Virkningsgraden er altså kun seks procent.

Med en avanceret Stirling radioisotop generator (ASRG) kan man opnå en virkningsgrad på 29 procent, idet man bruger en Stirling motor til at omdanne varme til mekaniske energi.

De bevægelige dele gør dog ASRG mere upålidelig end RTG, som er helt uden bevægelige dele.

Til trods for flere års forskning forventes ASRG derfor først efter 2015 at kunne godkendes til rum-missioner.

Rusland har stoppet leverancerne

Rusland har leveret Pu-238 til Nasa siden 1992. I perioden indtil 2005 leverede russerne 16,5 kg.

Salget blev dog stoppet i 2009, og det vil først blive genoptaget, når en ny aftale mellem landene er indgået. Physics Today oplyser, at der sagtens kan gå tre-fire år, før leverancerne bliver genoptaget.

Da russerne samtidig tidligere har leveret med stor forsinkelse, overvejer amerikanerne selv at begynde deres egen produktion af Pu-238.

Planen er at bestråle neptunium-237 i High Flux Isotope Reactor ved Oak Ridge National Laboratory og i Advanced Test Reactor ved Idaho National Laboratory og derefter kemisk udvinde Pu-238.

Men det vil tage op til tre år for uønskede isotoper at henfalde, og da amerikanerne endnu ikke har besluttet, hvem der skal betale, Nasa eller Department of Energy, så kan der gå lang tid, før amerikanerne selv kan producere de ønskede mængder.

Nasa skønnes at have brug for mellem 1,5 kg og 5 kg om året - alt efter om rumsonderne vil anvende RTG eller ASRG.

Selvom ASRG har store fordele og måske allerede vil blive taget i brug om fem år, forventer Nasa dog ved meget vigtige missioner som til jupitermånen Europa at holde fast i de velafprøvede RTG'er.

Det vil betyde, at en mission til Europa, som er planlagt at finde sted i perioden 2020-24, vil kræve 21,3 kg Pu-238.

Lille risiko for udslip

Sikkerheden ved brug af radioaktivt materiale kan også forbedres ved overgang til ASRG.

Mars Science Laboratory (MSL) med 3,5 kg Pu-238 forventes opsendt mellem 25. november og 18. december 2011. Var MSL forsynet med en ASRG havde der kun været brug for 0,9 kg.

Nasa vurderer, at chancen for en perfekt opsendelse er 96,7 procent. Selv om risikoen for et uheld altså er 3,3 procent, så er vurderingen, at sandsynligheden for udslip af radioaktivt materiale kun er 0,4 procent.

Et udslip kan give personer i opsendelsesområdet en dosis på fem-ti millirem - nogenlunde svarende til den dosis som en røntgenundersøgelse ved tandlægen resulterer i.

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

I Obama's 2011 - budgetforslag for NASA indgik et beløb til at starte produktionen af Pu-238 igen.

Men da kongressen ikke kan bestemme sig, så er beløbet ikke frigivet endnu. Men man har selvfølgelig heller ikke afsat penge til at udvikle eventuelle rumsonder der kunne have brug for en solfri energikilde.

Suk. Det er svære tider.

  • 0
  • 0

Der er 2 måder at fremskaffe Pu-238, det kan breedes i breeding blankets i reaktorer fra Np-237 eller separeres fra den øvrige plutonium i brugt brændsel med laserisotopseparation. Den første metode er klart den enkleste. Her ville det være en god idé at breede Pu-238 på civile kernekraftværker, det kan ikke være voldsomt dyrt.

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten