NASA, uzayda bir nükleer reaktör inşa ediyor ve sırada ne var?
Bu yılın başlarında, ABD Enerji Bakanlığı (DOE), Ay’a konuşlandırılabilecek bir nükleer fisyon yüzey güç sistemi için tasarım teklifleri için üç şirkete her biri yaklaşık 5 milyon dolar değerinde üç sözleşme verdi. Nasa’ya göre, böyle bir teknoloji on yılın sonunda Ay’a konuşlandırılabilir.
DOE sözleşmeleri tarafından verilen fonlar, Ay’ın zorlu ortamında en az 10 yıl dayanacak şekilde tasarlanması gereken 40 kilovatlık bir fisyon güç sistemi için ilk tasarım konseptlerinin geliştirilmesi için kullanılacaktır. Lockheed Martin, Westinghouse ve IX, sözleşme için seçilen şirketlerdi ve üçü de tasarım geliştirme için diğer şirketlerle ortak olacak.
Nükleer fisyon sistemleri nispeten küçük ve hafif olduklarından, ay ortamı için idealdirler. Ayrıca konuma, mevcut güneş ışığına ve diğer doğal koşullara bağlı olmaksızın güvenilir bir şekilde güç üretebilirler. Böyle bir teknoloji başarılı bir şekilde geliştirilir ve kullanılırsa, Ay, Mars ve ötesine uzun süreli görevlerin önünü açabilir.
Nasa’nın Glenn Araştırma Merkezi’ndeki Fisyon Yüzey Gücü proje yöneticisi Todd Tofil, indianexpress.com ile e-posta üzerinden etkileşim kurdu.
Röportaj düzenlendi ve kısaltıldı.
S. Karasal nükleer reaktörler tipik olarak büyük muhafaza binalarına yerleştirilir, ancak sanatçının Ay’daki bir reaktör tasviri böyle bir yapıya sahip görünmüyor. Bunun nedeni nedir?
Tofil: Ay reaktörünün muhafazası var, ancak karasal bir reaktör için gerekenden çok daha küçük. Tipik bir karasal nükleer reaktör 1000 megawatt güç üretirken, ay reaktörü 40 kilowatt veya 0,04 megawatt üretecek. Ay reaktörü çok daha az nükleer malzeme içerdiğinden, yapı (koruma ve koruma dahil) tipik bir karasal reaktör için gerekenden çok daha küçüktür.
Güvenlik, NASA’nın Dünya’da ve uzayda yürüttüğü her faaliyet için temel bir ilkedir ve güvenlik, uzay nükleer güç sistemlerinin tasarım, test, üretim ve işletiminin her aşamasına entegre edilmiştir. Ay sistemi tasarımı, karasal sistemlere uygulananlarla aynı koruma ve güvenlik standartlarını sağlayacaktır.
S. Böyle bir reaktör Ay’a yerleştirilmeden önce üstesinden gelinmesi gereken en büyük zorluklar nelerdir?
Tofil: Bir zorluk, roket aşamaları yakıtlarını yaktıktan sonra ayrılırken, Ay’a fırlatma ve yükselişin güçlü titreşimler ve şoklardan oluşmasıdır. Bir uzay reaktörü, fırlatma ortamında hayatta kalabilmek için yapı, elektronik, iletişim ekipmanı ve güç dönüştürme ekipmanı için sağlam ve sağlam bir tasarıma sahip olmalıdır. Ay yüzeyinde çalışmanın bir diğer zorluğu, reaktör tarafından üretilen güç işleme ısısını reddetmektir. Ay’da Dünya’da kullanılanlar gibi su veya hava soğutma sistemleri mümkün değildir.
Bunun yerine NASA, atık ısıyı uzaya göndererek reaktörü soğutmak için termal radyatörlere ihtiyaç duyacak. Bu, Uluslararası Uzay İstasyonunda ısıyı yönetmek için kullanılan işlemin aynısıdır. Son olarak, başka bir zorluk da elektrik santralini Dünya’dan 250.000 mil uzakta işletmek. Güvenli çalışma ve arıza tespiti sağlamak için otonom kontrol sistemleri geliştirilmeli ve test edilmelidir. Tüm bu zorluklar çözülebilir ve detaylı tasarım ve test faaliyetleri ile aşılacaktır.
S. Uzayda bir nükleer erime ile başa çıkmak dünyadakine kıyasla ne kadar daha zor olurdu?
Tofil: Böyle bir olay pek olası değil. Güvenlik analizleri, sistemin hem normal hem de normal olmayan çalışma aşamalarını tüm yönleri içerecektir. NASA, güvenliğe çok yüksek bir öncelik vermektedir ve güvenlik, uzay nükleer güç sistemlerinin tasarımı, testi, üretimi ve işletilmesinin her aşamasına entegre edilmiştir.
Bu, bir güç sistemi içinde, çalışma sırasında olası bir arıza olasılığını en aza indiren birkaç koruyucu özellik katmanının yanı sıra bir arıza meydana geldiğinde bekleme güvenlik kontrollerini içerir. Örneğin, Ay yüzeyi fisyon güç sistemi, bir arızayı tespit etmek ve reaktörün çalışması kritik hale gelmeden çok önce kapatmak için fazladan kontrol önlemlerine sahip olacaktır. Kontrol alt sistemleri, reaktör çekirdeğinin kritik altı bir duruma döndürülebilmesini ve reaktör yakıtının her zaman sabit sıcaklıklarda çalışmasını sağlamak için aktif ve pasif önlemlere sahip olacaktır.
S. Aydaki dalgalanan ortam sıcaklıklarının böyle bir reaktörün çalışması üzerinde nasıl bir etkisi olacak?
Tofil: Sistem termal yönetim tasarımı, ay yüzeyinde dalgalanan ortam sıcaklıklarını hesaba katar. Radyatör panelleri, tüm çalışma sıcaklıkları aralığında atık ısıyı uzaya atmak için kullanılır. Termal radyatör panellerinin boyutu, en zorlu ay koşullarına bile dayanacak şekilde tasarlanacaktır.
