Υπάρχει ένας νέος διαστημικός αγώνας σε εξέλιξη με μισή ντουζίνα έθνη και συμμαχίες να ζητούν αναγνώριση ως μεγάλες διαστημικές δυνάμεις του 21ου αιώνα καθώς σπεύδουν να βάλουν μια νέα γενιά από ρόβερ στη Σελήνη. Αυτό συμβαίνει καθώς η NASA εντείνει την προσπάθεια για να εκπληρώσει την υπόσχεσή της να δημιουργήσει μια μόνιμη ανθρώπινη παρουσία στη σεληνιακή επιφάνεια.

Ένα σημαντικό εμπόδιο μακροπρόθεσμων αποστολών ή μόνιμων φυλακίων στη Σελήνη είναι η σεληνιακή νύχτα 14 ημερών, όταν οι θερμοκρασίες κατά τη διάρκεια της ημέρας πέφτουν από 250 °F (120 °C) σε -208 °F (-130 °C). Αυτός ο συνδυασμός παγωμένου κρύου και σκότους σημαίνει ότι για να επιβιώσουν οι μηχανές και τα φυλάκια, ανεξαρτήτως της λειτουργία τους, πρέπει να βασίζονται σε συστήματα πυρηνικής ενέργειας. Όπως αναφέρεται, για οτιδήποτε χρειάζεται να κάνει πραγματική δουλειά, απαιτούνται πυρηνικοί αντιδραστήρες και όχι ραδιοθερμικές γεννήτριες.

Αυτοί οι αντιδραστήρες δεν θα είναι σαν τους μεγάλους συμβατικούς αντιδραστήρες που χρησιμοποιούνται στη Γη που βασίζονται σε ράβδους καυσίμου. Αντίθετα, αυτοί αναφέρεται ότι θα είναι πολύ μικροί, εργοστασιακά κατασκευασμένοι αντιδραστήρες που χρησιμοποιούν αυτό που ονομάζεται καύσιμο σωματιδίων TRi-structural ISOtropic (TRISO).

Το καύσιμο TRISO είναι μια παραλλαγή του καυσίμου του αντιδραστήρα με βότσαλο, το οποίο αντικαθιστά τις ράβδους με σφαίρες καυσίμου σε μέγεθος μπάλας μπιλιάρδου. Το καύσιμο Bangor TRISO διαφέρει στο ότι οι μπάλες συρρικνώνονται στο μέγεθος των σπόρων παπαρούνας. Δημιουργημένα με τρισδιάστατη εκτύπωση, αυτά τα σωματίδια καυσίμου είναι κατασκευασμένα από εμπλουτισμένο ουράνιο, άνθρακα και οξυγόνο, με έναν πυρήνα ουρανίου σφραγισμένο μέσα σε στρώματα άνθρακα και κεραμικών.

Σε αντίθεση με τις ράβδους καυσίμου, αυτά τα σωματίδια είναι εξαιρετικά ισχυρά και χειρίζονται πολύ υψηλές θερμοκρασίες, είναι επίσης ανθεκτικά σε ζημιές από ακτινοβολία νετρονίων, διάβρωση και οξείδωση.

Με επικεφαλής τον καθηγητή στα Πυρηνικά Υλικά και Συνδιευθυντή του Ινστιτούτου Πυρηνικών Μελλοντικών στο Πανεπιστήμιο Bangor, Simon Middleburgh, η Bangor αναπτύσσει καύσιμο TRISO που θα ήταν κατάλληλο για τους αντιδραστήρες της Σελήνης που αναπτύσσονται από τη Rolls-Royce και άλλους. Όχι μόνο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για αντιδραστήρες ενέργειας, αλλά και για μελλοντικά συστήματα πυρηνικής πρόωσης.

Το σημαντικό πράγμα για έναν αντιδραστήρα με καύσιμα TRISO είναι ότι είναι σχετικά απλός σχεδιασμός που μπορεί να ψυχθεί με αέριο διατηρώντας τον στη σκιά μιας ομπρέλας ψυκτικών μηχανισμών συνδεδεμένων στο σύστημα ψυκτικού. Λειτουργώντας σε υψηλότερες θερμοκρασίες, είναι πιο αποδοτικοί από τους συμβατικούς αντιδραστήρες νερού υπό πίεση.

Κατά τη λειτουργία, τα σωματίδια καυσίμου τροφοδοτούνται στην κορυφή του αντιδραστήρα. Καθώς το καύσιμο εξαντλείται, μεταναστεύουν στον πυθμένα, καθώς αφαιρείται το χρησιμοποιημένο καύσιμο. Επειδή ο αντιδραστήρας βρίσκεται σε υψηλότερη θερμοκρασία, εάν η αντίδραση γίνει πολύ ισχυρή, η αύξηση της θερμότητας μειώνει την αντίδραση, προκαλώντας την επιστροφή του αντιδραστήρα σε ασφαλή επίπεδα.

«Αυτό το έργο θα αξιοποιήσει την τεχνογνωσία στα πυρηνικά καύσιμα που έχουμε στο Ινστιτούτο Μελλοντικών Πυρηνικών και θα την εφαρμόσει σε ένα από τα πιο συναρπαστικά πιθανά πεδία: την εξερεύνηση του διαστήματος», δήλωσε ο Middleburgh. «Στη Σελήνη και σε πλανητικά σώματα που έχουν μέρα και νύχτα, δεν μπορούμε πλέον να βασιζόμαστε στον Ήλιο για ενέργεια και επομένως πρέπει να σχεδιάσουμε συστήματα όπως ο μικρός μικροαντιδραστήρας για να διατηρήσουμε τη ζωή. Η πυρηνική ενέργεια είναι ο μόνος τρόπος που έχουμε αυτήν τη στιγμή για να πραγματοποιήσουμε ένα τέτοιου μεγέθους διαστημικό ταξίδι. Το καύσιμο πρέπει να είναι εξαιρετικά στιβαρό και να επιβιώνει από τις δυνάμεις εκτόξευσης και στη συνέχεια να είναι αξιόπιστο για πολλά χρόνια.

«Αυτή η πρόκληση αντιμετωπίζεται από εξαιρετικούς επιστήμονες και μηχανικούς στο Nuclear Futures Institute, αλλά θα απαιτηθούν περισσότερα τα επόμενα χρόνια και ελπίζουμε ότι το νέο πρόγραμμα Μηχανικής στο πανεπιστήμιο θα προσφέρει πληθώρα συναρπαστικών ευκαιριών για φοιτητές που επιθυμούν να υποβάλουν αίτηση σε αυτούς τους συναρπαστικούς τομείς έρευνας και ανάπτυξης».

(photo: pixabay)