NASA testuje prototyp reaktoru Kilopower pro vesmírné aplikace

Americký Národní úřad pro letectví a kosmonautiku (NASA) zahájí tento měsíc testování uranem poháněného Stirlingova motoru pro budoucí mise na Marsu. Technologie byla vyvinuta jako součást Projektu Kilopower.

Reaktor Kilopower dokáže produkovat 1-10 kW elektrického výkonu nepřetržitě po dobu 10 let i více. Prototyp energetického zdroje využívá jako palivo Uran-235 v pevné formě. Teplo produkované reaktorem je přenášeno pomocí teplovodivých trubek plněných sodíkem a následně je transformováno s vysokou účinností na elektřinu Stirlingovým motorem. Motor využívá tepelnou energii pro vznik tlakové síly, ta dává do pohybu píst spojený s alternátorem, který vyrábí elektřinu.

Výzkumné centrum Glenn NASA v Cleavelandu provedlo všechny fáze projektu Kilopower od návrhu a výroby součástí ve spolupráci s Marshall Space Flight Center v Alabamě, až po vývojové a provozní testování. Divize jaderné bezpečnosti v Národním bezpečnostním komplexu v Oak Ridge v Tennessee dodala reaktorové jádro.

S testy NASA začne počátkem příštího roku ve spolupráci s Nevadskou národní bezpečnostní laboratoří, která spadá pod Americké ministerstvo energetiky. Součástky projektu Kilopower podstoupí plnozátěžový test trvající 28 hodin.

Využitelnost potvrdí testy

„Nadcházející nevadské testy zodpoví mnoho technických otázek, které dokáží proveditelnost této technologie, s cílem posunout ji na další technologickou úroveň. Bude se jednat o bread-board test ve vakuu, který simuluje skutečné podmínky budoucího pracovního prostředí,“ uvedl vedoucí výzkumu Marc Gibson.

„Vesmírný jaderný reaktor může poskytnout zdroj s vysokou energetickou hustotou se schopností pracovat nezávisle na slunečním záření a dokáže pracovat v extrémně drsných podmínkách, jaké panují na povrchu Marsu,“ říká Patrick McClure, vedoucí projektu Kilopower pracující v Los Alamoských národních laboratořích (LANL).

David Poston, hlavní reaktorový designer v LANL dodává: „Reaktorová technologie, kterou testujeme, může být použita pro mnoho misí NASA a my nakonec doufáme, že jde o první krok pro štěpné reaktory tvořící nové paradigma opravdu ambiciozních a inspirujících vesmírných objevů. Jednoduchost je nezbytná v každém kroku inženýrského projektu. Nepotřebujeme nutně nejjednodušší design, ale dosažení té nejjednodušší cesty skrz návrh, vývoj, výrobu, bezpečnost a testování.“

Lee Mason, ředitel technologie pro výrobu a energetická úložiště z ředitelství vesmírných technologických misí v NASA uvedl: „Program testování projektu Kilopower nás má přesvědčit, že tato technologie je připravena k použití ve vesmíru. Budeme kontrolovat analytické modely v průběhu ověřovacího procesu a sledovat jak dobře si jednotlivé součásti povedou.“

Náhrada vzácného Plutonia 238

Vesmírné mise vyžadují spolehlivý a dlouhodobý zdroj energie pro vesmírný pohon, stejně jako zdroj elektřiny pro experimentální zařízení. Radioizotopové termoelektrické generátory (RTG) jsou široce používány jako energetické zdroje satelitů a dalších vesmírných vozidel, jako Mars rover Curiosity. Nicméně prakticky veškeré RTG jsou poháněny plutoniem 238, které je momentálně nedostatkové.

Mason uvádí: „To co se snažíme vytvořit, je dát vesmírným misím další RTG, který bude poskytovat výkon minimálně několik set wattů. Rozdílem mezi všemi velkými věcmi, které jsme na Marsu uskutečnili, a které bychom chtěli učinit pro mise na tuto planetu, je energie. Tato nová technologie může dodávat kilowatty a eventuálně ji bude možné rozvinout do zdroje s elektrickým výkonem stovek kilowattů nebo až megawattů.“

Zdroj obrázků a informací: NASA.gov