Sciencemag.cz
Doporučujeme
Agentura NASA nyní dokončuje úvodní fázi svého projektu Fission Surface Power, který se zaměřuje na vývoj návrhových konceptů malého štěpného jaderného reaktoru, který by vyráběl elektřinu a dal by se využít v rámci demonstrační mise na Měsíc. Jeho vývoj by zároveň podpořil budoucí návrhy podobných zařízení pro Mars. NASA v roce 2022 udělila tři kontrakty za 5 milionů dolarů, přičemž každý komerční partner dostal za úkol vypracovat prvotní návrh, který obsahuje reaktor, systém pro konverzi energie, systém pro hospodaření s teplem, systém pro správu elektrického výstupu a distribuční systémy. Komerční partneři měli také odhadnout ceny svých projektů, vypracovat časový harmonogram, který by vedl k systému schopnému podporovat po dobu nejméně deseti let lidskou přítomnost na Měsíci.
„Demonstrace jaderného zdroje na Měsíci je nezbytná, abychom dokázali, že jde o bezpečné, čisté a spolehlivé řešení,“ uvedla Trudy Kortes, programová ředitelka oddělení technologických demonstračních misí, které spadá pod ředitelství kosmických technologických misí v centrále NASA ve Washingtonu a dodává: „Lunární noc je z technologického hlediska výzvou. Zdroj energie jako je jaderný reaktor, který funguje bez ohledu na osvětlení Sluncem, představuje technologii, která umožní dlouhodobé průzkumné a vědecké snahy na Měsíci.“ Zatímco fotovoltaické systémy mají na Měsíci svá omezení, štěpný reaktor by mohl být umístěn v trvale zastíněných oblastech (kde se může nacházet vodní led) a vyrábět energii nepřetržitě během lunárních nocí, které trvají zhruba 14 pozemských dní.
NASA vypracovala požadavky, které musí tento počáteční reaktor splňovat. Požadavkem je, aby návrhy byly otevřené a flexibilní, dále aby si komerční partneři zachovali možnost přicházet s kreativním přístupem k technickému zhodnocení. „Přístupy byly velmi různorodé a všechny se od sebe navzájem lišily,“ hodnotí Lindsay Kaldon, manažerka projektu Fission Surface Power z Glenn Research Center v Clevelandu a dodává: „Záměrně jsme jim nedávali moc požadavků, protože jsme chtěli, aby uvažovali nekonvenčně.“ Některá omezení tu však samozřejmě byla. NASA třeba specifikovala, že reaktor by měl vážit maximálně 6 tun a vyrábět 40 kW elektrické energie. To by zajistilo dostatek energie pro účely demonstrace a další energii pro provoz lunárních obytných modulů, roverů, záložních sítí nebo vědeckých experimentů. V USA může 40 kW v průměru postačovat pro napájení 33 domácností.
Agentura NASA také stanovila cíl, aby byl tento reaktor schopen fungovat deset let bez lidského zásahu, což má být klíčem k jeho úspěchu. Bezpečnost, zejména spojená s radiačním stíněním, představuje další důležitý aspekt celého designu. Kromě stanovených požadavků partneři přišli s vizemi, jak bude možné reaktor dálkově zapínat a ovládat. Podařilo se identifikovat možné druhy poruch a experti zvažovali různé typy paliv a konfigurací. Spolupráce firem s jadernými zkušenostmi ze Země se společnostmi s odbornými znalostmi v oboru kosmonautiky umožnila zpracovat širokou škálu nápadů.
NASA plánuje prodloužit tři kontrakty z první fáze, aby získala více informací, než začne druhá fáze. V jejím rámci už budou průmyslové firmy požádány o návrh konečného reaktoru, který bude demonstračně otestován na Měsíci. Tyto dodatečné poznatky mají agentuře pomoci stanovit požadavky pro zmíněnou druhou fázi, vysvětlila Lindsay Kaldon a dodala: „Od všech tří partnerů dostáváme mnoho informací. Budeme potřebovat nějaký čas na to, abychom je všechny zpracovali. Pak uvidíme, co bude v souvislosti s druhou fází dávat smysl. Z první fáze se pokusíme přenést to nejlepší, abychom stanovili požadavky na návrh systému s nižším rizikem pro další postup.“
Otevření druhé fáze se nyní předpokládá na rok 2025. Po druhé fázi by se mělo s doručením reaktoru na startovní rampu počítat počátkem 30. let. Na Měsíci pak reaktor čeká jeden rok trvající demonstrační fáze, po které bude následovat devět let operačního provozu. Pokud vše půjde správně, mohl by být návrh reaktoru upraven pro potenciální použití na Marsu. Kromě příprav na druhou fázi agentura NASA nedávno zadala společnostem Rolls Royce North American Technologies, Brayton Energy a General Electric zakázky na vývoj Braytonových převodníků energie. Tepelná energie vytvořená jaderným štěpením musí být převedena na elektřinu. Braytonovy konvertory to řeší využitím rozdílů tepla k otáčení turbín uvnitř konvertorů. Momentálně Braytonovy konvertory však nejsou moc hospodárné, protože docela plýtvají velkým množstvím tepla. Proto NASA vyzvala společnosti, aby tyto systémy zefektivnily.
Přeloženo z:
https://www.nasa.gov/
autor: Dušan Majer
Převzato z Kosmonautix.cz, upraveno
