Posted by მეცნიერთა საპროექტო ჯგუფი აცხადებს, რომ რამდენიმე წელიწადში, მთვარეზე და მარსზე გასაგზავნი ახალი ტიპის ბირთვული რეაქტორი კოსმოსში გამოსაცდელად მზად იქნება: – ”ექსპერიმენტული ბირთვული სინთეზის სისტემამ – Kilopower სახმელეთო ტესტირებები 2017 წლის ნოემბრიდან 2018 მარტის ჩათვლით წარმატებით გაიარა და 2020 წლისთვის ორბიტაზე გამოცდისთვის ემზადება.
თუ ყველაფერმა კარგად ჩაიარა, რამდენიმე Kilopower რეაქტორი 2022 წელს მარსისკენ აიღებს გეზს” – ამბობს ნიუ-მექსიკოს შტატის, ლოს ალამოსის ლაბორატორიის, ენერგეტიკის დეპარტამენტის უფროსი, პროექტის ხელმძღვანელი, პატრიკ მაკ-კლური. პროექტის შედეგების პრეზენტაცია სამეცნიერო ჯგუფმა NASA-ს ”მომავლის კოსმოსის” სიმპოზიუმზე მოაწყო.
სხვაგვარი ბირთვული სიმძლავრე კოსმოსში
ათეულობით წლებია კოსმოსში ბირთვული ძრავები გამოიყენება, მაგალითად NASA-ს კოსმოსურ ზონდებზე ”Voyager 1” და ”Voyager 2”, კოსმოსურ ხომალდზე ”New Horizons”, მარსმავალი ”Curiosity” და ბევრი სხვა რობოტი-მკვლევარი, რომლებიც აღჭურვილია RTG – რადიოიზოტოპური თერმოელექტრული გენერატორებით (radioisotope thermoelectric generators); ამ გენერატორების მეშვეობით, რადიოიზოტოპ პლუტონ-238-ის დაშლის შედეგად გამოყოფილი სითბო ელექტრობად გარდაიქმნება.
RTG-ების სიმძლავრე შედარებით დაბალია, დაახლოებით 110 ვატი; ასეთია მაგალითად, ”Curiosity”-ზე და NASA-ს მარსმავალზე ”Mars 2020”. მარსის პირველი დასახლებისთვის (crewed Mars outpost) კი, სულ მცირე, 40 კილოვატი იქნება საჭირო და თანაც – უწყვეტი მომარაგების რეჟიმში. – ”მარსზე პირველი ექსპედიციის გაგზავნას NASA 2030-იან წლებში აპირებს.” – ამბობს მაკ-კლური. – ”პლანეტაზე ყოფნის განმავლობაში მათ დასჭირდებათ წყლის გასუფთავება და ელექტროლიზით ჟანგბადისა და წყალბადის გენერაცია; აგრეთვე – მარსმავლებისა და სხვა ტექნიკის, განათებისა და გათბობის სისტემების აკუმულატორების დამუხტვა, და ა.შ. ეს ნიშნავს, რომ ენერგომომარაგების სერიოზული და განსაკუთრებული სტრატეგია უნდა შევიმუშავოთ. სწორედ ამ მიზნებს ემსახურება Kilopower”.
დედამიწაზე მომუშავე ბირთვული რეაქტორების მსგავსად, Kilopower ბირთვულ სინთეზს ეფუძნება (fission reactor) – თუმცა სპეციალური აპარატების. ე.წ. ”სტირლინგის ძრავების” მეშვეობით, Kilopower-ი ატომების გახლეჩის შედეგად გამომუშავებულ სითბურ ენერგიას ელექტროენერგიად გარდაქმნის; მაშინ, როდესაც კლასიკური ბირთვული ელქტროსადგურები ამ სითბოს ორთქლის ტურბინების ასამუშავებლად იყენებენ, რაც შემდეგ ელექტროენერგიას გამოიმუშავებს.
Kilopower-ში გამოყენებულ ამ ახალ ტექნოლოგიას KRUSTY (Kilopower Reactor Using Stirling Technology) ეწოდება. – ”2018 წლის მარტში ჩატარებულმა სახმელეთო ტესტირებებმა აჩვენა, რომ KRUSTY ტექნოლოგიის მეშვეობით ბირთვული სინთეზის დროს გამოყოფილი სითბოს 30% ელექტროენერგიად გარდაიქმნება.” – ამბობს მაკ-კლური. – ’ეს კი თითქმის გიგანტური უპირატესობაა RTG-ებთან შედარებით, რომელთა ეფექტური გამოსავალი 7% -ს არ აღემატება. ეს იყო უაღრესად წარმატებული გამოცდები”.
პროექტი Kilopower ოფიციალურად 2015 წელს დაიწყო, თუმცა დანადგარის საპილოტე პროტოტიპის დემონსტრირება ჯერ კიდევ 2012 წელს მოხდა, სახელწოდებით DUFF (Demonstration Using Flattop Fissions).
გზა მარსისკენ
როგორც სახელწოდებიდან ჩანს, რეაქტორი Kilopower საათში 1-დან 10-მდე კილოვატ ელექტროენერგიას გამოიმუშავებს და, როგორც საპროექტო ჯგუფი აცხადებს, მას 15 წლის განმავლობაში შეუჩერებლად მუშაობა შეუძლია. ამრიგად, NASA-ს პირველ მკვლევარებს 4 რეაქტორი Kilopower საკმარისი რაოდენობის ელექტროენერგიით მოამარაგებს (მიუხედავად ამისა, დაზღვევის მიზნით დაგეგმილია 5-6 ერთეულის გაგზავნა).
”თითოეული ასეთი 10-კილოვატიანი აპარატის სიმაღლე მხოლოდ 3.4 მეტრია, ხოლო მისი საძირკველი, თუ რადიო და თბოიზოლაციას არ ჩავთვლით, ქაღალდის ხელსაწმენდების გორგალზე უფრო დიდი არ არის.” – ამბობს მაკ-კლური. – ”თუმცა ეს ერთეულები უმძიმესია: თითო რეაქტორი, იზოლაციის გარეშე, 1500-2000 კილოგრამს იწონის. თუმცა, შეღავათი ისაა, რომ იზოლაცია აუცილებელი არ არის – რადიაციისაგან თავის დასაცავად ისინი პირდაპირ გრუნტში შეიძლება ჩაიმარხოს”.
რეაქტორი Kilopower აღჭურვილია დაზღვევის სისტემით, რაც უზრუნველყოფს, რომ რაკეტა-მატარებლის დედამიწაზე ჩამოვარდნის შემთხვევაშიც კი არ მოხდეს რადიაქტიური მასალის გარემოში გამოყოფა – ეს სისტემები მხოლოდ ღრმა კოსმოსურ გარემოში შეიძლება ჩაირთოს დისტანციური ბრძანების შედეგად. ამასთანავე, რეაქტორი Kilopower დასაკეცი კონსტრუქციაა, რომელიც მცირე ზომის კოსმოსურ ხომალდ-ზონდშიც კი თავისუფლად ეტევა და გზაში აპარატის ელექტრული სიმძლავრის (electric propulsion), უზრუნველყოფაც კი შეუძლია.
Kilopower თვით-რეგულირებადი სისტემაა: თუ გარემოს ტემპერატურა იმატებს – სტირლინგის ძრავები ურანის ბირთვიდან უფრო მეტ სითბოს ამოქაჩავენ; აცივების შემთხვევაში კი ბირთვი იკუმშება და ატომის შეჯახებებისა და გახლეჩვის პროცენტულობას ზრდის. რეაქტორი ქოლგისებრი კონსტრუქციის რადიატორებითაა აღჭურვილი, რომლებიც გარემოში ნარჩენი სითბოს გაფანტვას ემსახურება – თუ ელექტროენერგიად სრული გამომუშავებული სითბოს მხოლოდ 30% გარდაიქმნება, ეს იმას ნიშნავს, რომ 70% რადიატორებს გადაეცემა და დიდი ფართობის მეშვეობით, გარემოში ეფექტურად განიავდება. რაც პლანეტის კლიმატის გათბობასაც შეუწყობს ხელს.
სულ მალე
Kilopower-ის საპროექტო ჯგუფი KRUSTY ტექნოლოგიის ბაზარზე გამოჩენის მომენტიდან ინტენსიურად მუშაობს. მიუხედავად იმისა, რომ მაკ-კლური და მისი გუნდი მარსზე ოცნებობენ, მათი პირველი დავალება მთვარის ლენდერისთვის ენერგიის წყაროს კონცეფციის გამომუშავება იყო, ამიტომ, თუ კოსმოსურ პროგრამაში გარკვეული რეგულაციები არ შევიდა, რეაქტორების პირველი პროტოტიპები არა მარსზე და ღრმა კოსმოსში, არამედ მთვარის ჩრდილოეთ პოლუსზე, 2024 წელს დაეშვება და NASA-ს მთვარის ”არტემისის პროგრამის” (Artemis program) ფარგლებში იმუშავებს. ამის შემდეგ გადაწყდება, გამოდგება თუ არა რეაქტორები მარსზე გასაშვებად.
ბირთვული რექტორები კოსმოსში უკვე 40 წელია რაც გამოიცდება. პირველი მათგანი აშშ-ს ექსპერიმენტულ ორბიტულ თანამგზავრზე SNAP-10A განთავსდებოდა, რომელიც 1965 წელს გაუშვეს. სამწუხაროდ, ამ რეაქტორის ელექტრულმა კომპონენტმა მხოლოდ 43 დღე იმუშავა. საბჭოთა კავშირმა 1967 -1980 წლებში კოსმოსში დაახლოებით 30-მდე ბირთვული აპარატი გამოსცადა.