В целях предотвращения космического энергетического кризиса, Министерство энергетики США в Оук-Риджской Национальной лаборатории (ORNL) возобновило выпуск плутония-238 (PU-238) после почти 30 летнего перерыва. Гражданский запас плутония, изотопа, используемого для питания радиотермальных генераторов (РИТЭГ), делающих электричество в зондах в глубоком космосе сократился до 35 килограмм, так что первые 50 грамм полученные из оксида плутония в лабораторных условиях ознаменуют собой важный поворот в американских космических возможностях.
Плутоний-238 — нестабильный изотоп плутония с периодом «полураспада» в 87.7 лет. Когда он распадается в уран-234, каждый грамм производит около 0,5 Вт тепловой мощности, которая позволяет малым генераторам использовать вещество для питания космических аппаратов далеко от солнца или на поверхности планет без необходимости использования солнечных панелей.
Эта система была очень успешной, можно заметить это по программе «Аполлон», но поскольку завод в Саванна-Ривер в Южной Каролине прекратил производство плутония-238 в далеком 1988 году, NASA была вынуждена полагаться на запасы элемента и закупила его в 1993 году у России. Только половина из того, что по-прежнему соответствует спецификации, как говорит ORNL, есть достаточно для питания двух или трех миссий NASA. Хотя плутоний-238 образуется в ядерных реакторах, извлечение его требует непомерно дорогого процесса разделения изотопов, так что необходимы особые производственные линии.
Чтобы исправить это, ORNL разрабатывает новую производственную линию за 15 миллионов долларов США. Процесс включает в себя прием нептуния-237 (НП-237) сырья из Национальной Лаборатории в Айдахо, превращение его в оксид нептуния, затем смешивания его с алюминием, и сжимания с гранулами высокой плотности. Затем они засыпаются в изотопный реактор, где превращают одну модель НП-237 в другую НП-238.
Новоиспеченный плутоний-238 затем растворяется и от него отделяются остатки нептуния. Далее происходит окисление материала и отправка в Лос-Аламосскую Национальную лабораторию для окончательной переработки в гранулы. Между тем, оставшийся нептуний снова перерабатывается для создания плутония. Бонус еще и в том, что новый плутоний может быть смешан с существующим некачественным фондовым ради приведения его в нормальное состояние.
Теперь, когда первый плутоний был произведен, ORNL говорит, что следующим шагом в программе будет анализирование образцов для определения их чистоты и количества плутония-238. Лаборатория будет анализировать, насколько эффективны методы производства и затем масштабировать процесс. Согласно ORNL, лаборатория вскоре будет делать от 300 до 400 грамм в год.
«Мы хотим как-то автоматизировать и масштабировать процесс, тогда нация будет иметь долгосрочный потенциал для производства радиоизотопных энергетических систем, таких как те, что используются NASA для исследований глубокого космоса,» — говорит Боб Бух, руководитель проекта ORNL по ядерной безопасности и технологии Изотопного разделения.
