РИТЭГи и дефицит плутония 238

[Salo]

http://www.spacenews.com/civil/091211-russia-withholding-plutonium-needed-nasa.html

Russia Withholding Plutonium NASA Needs for Deep Space Exploration
By Brian Berger

WASHINGTON — Russia has reneged on an agreement to deliver a total of 10 kilograms of plutonium-238 to the United States in 2010 and 2011 and is insisting on a new deal for the costly material vital to NASA's deep space exploration plans.

The move follows the U.S. Congress' denial of President Barack Obama's request for $30 million in 2010 to permit the Department of Energy to begin the painstaking process of restarting domestic production of plutonium-238. Bringing U.S. nuclear laboratories back on line to produce the isotope is expected to cost at least $150 million and take six years to seven years from the time funding is approved.

U.S. Rep. Adam Schiff (D-Calif.), a House Appropriations Committee member whose district is home to NASA's planetary science-focused Jet Propulsion Laboratory, told Space News that Russia's decision to withhold the promised plutonium is "certainly a concern" considering that the United States now will not be spending any money before 2011 to restart its own production.

"Certainly, among other things, it would have helped our negotiating posture had funding been included and Russia could see that we were determined to move forward on our own," Schiff said.

NASA for decades has relied on plutonium-238 to fuel long-lasting spacecraft batteries known as radioisotope power systems that transform heat from the decaying plutonium into electricity. The Pluto-bound New Horizons probe was launched in 2006 with 11 kilograms of the material onboard, and the Mars Science Laboratory rover will carry 3.5 kilograms when it launches in late 2011.

The United States stopped producing plutonium-238 in the late 1980s. While U.S. nuclear laboratories remain able to process and package the material for use in radioisotope power systems, the Department of Energy has been meeting NASA's demand from a dwindling stockpile supplemented by periodic purchases from Russia's shrinking supply.

The Department of Energy would not say exactly how much plutonium-238 it has in inventory. But a National Research Council report released in May estimated that the amount available for NASA totals roughly 20 kilograms, about a fifth of which already has gone into the Mars Science Laboratory's radioisotope power system. Radioisotope power systems are also used for unspecified national security purposes.

The same report, "Radioisotope Power Systems: An Imperative for Maintaining U.S. Leadership in Space Exploration," said NASA needs about 30 kilograms of plutonium-238 for three planetary probes planned for launch by 2020. The most plutonium-hungry of those is a multibillion-dollar mission to Jupiter's icy moon Europa. The flagship-class Jupiter Europa Orbiter requires 24.6 kilograms of plutonium-238 for the five Multi Mission Radioisotope Thermoelectric Generators (MMRTGs) that will generate 700 to 850 watts of electrical power during the orbiter's anticipated 14 years of operations.

Jim Green, NASA's director of planetary science, recently told scientists drafting the U.S. space agency's next 10-year plan for robotic exploration of the solar system that the era of plutonium-powered missions could be coming to an end. He noted that not only had Congress denied Obama's budget request for restarting plutonium-238 production, but that Russia's Rosatom State Atomic Energy Corporation informed the Department of Energy this fall that it will not fulfill a 5-kilogram order of plutonium-238 that was expected to be delivered in 2010. Rosatom also said it would not accept a pending 5-kilogram order for delivery in 2011.

According to Green's Nov. 16 presentation to the Planetary Science Decadal Survey steering group, the Energy Department expects that negotiating a new agreement could delay the next delivery of Russian plutonium-238 until after 2011.

Jen Stutsman, an Energy Department spokeswoman, confirmed that the department was notified in mid-September that Russia does not intend to fulfill the terms of its current contract and wants to negotiate a new deal. She told Space News in a Dec. 9 e-mail that the department is working with other U.S. government agencies "to develop a coordinated position on the appropriate next steps."

Efforts to restart a domestic production capability, meanwhile, cannot proceed until Congress approves funding, she said.

Green told Space News in an interview that NASA is moving ahead on the assumption that the Energy Department will come through with the needed plutonium. "We are marching down a course in good faith with the Department of Energy to negotiate with the Russians to procure the plutonium that would provide what we need to the plan that we proposed," he said.

Green said a one-year delay in the delivery of the Russian plutonium should not cause problems for NASA. If the first delivery is delayed much beyond 2011, however, mission schedules could suffer because U.S. labs need a few years to prepare, package and load the plutonium into a finished power system.

"We will get to some point down the road where indeed the plutonium readiness will be on the critical path," Green said. "Once things are on the critical path, they affect schedule."

Despite the uncertainty, NASA went ahead Dec. 7 with the release of a draft announcement of opportunity for Discovery 12, inviting planetary scientists to propose a $425 million mission that would launch by 2016 and utilize a NASA-furnished radioisotope power system. NASA also continues to work with scientists on a Jupiter Europa Orbiter instrument mix that assumes a 2020 launch of a spacecraft equipped with five fully fueled MMRTGs. Ralph McNutt, a planetary scientist who co-authored the National Research Council's radioisotope power system report and serves on the decadal survey's steering committee, said Russia's actions underscore how important restarting U.S. production is to NASA's planetary science plans.

"If you don't do it, we are done. We are out of business," he said.

NASA's projected long-term requirements — which as of 2008 still included more than 50 kilograms for manned lunar missions planned through 2030 — far exceed what the United States can expect to buy from Russia.

Still, NASA needs the undelivered Russian plutonium to keep its planetary science plans on track. Without it, the Europa mission would have to wait until U.S. labs are brought back on line and producing sufficient quantities to make up for the Russian shortfall — a seven-year process that McNutt said cannot be significantly shortened even if the United States is willing to spend considerably more than $150 million on the effort.

"We're talking about 10 times more money" to accelerate the process, McNutt said.

Without more plutonium, the only way NASA could fly the Europa mission would be to switch to more efficient — but not yet flight-proven — Advanced Stirling Radioisotope Generators (ASRGs).

Like MMRTGs, Stirling systems convert heat from decaying plutonium into electricity. Where the two technologies differ is that the Stirling system has moving parts — vibrating pistons that make four times more efficient use of the rare and costly isotope. An ASRG-powered Europa orbiter, therefore, probably could get by on 6 kilograms of plutonium, according to McNutt.

Several ASRG qualification units are undergoing longevity testing at NASA's Glenn Research Center in Cleveland, and the company that built them, Denver-based Lockheed Martin Space Systems, is gearing up to produce two flight units in time for the planned 2016 launch of Discovery 12. Each ASRG weighs less than 30 kilograms and is capable of producing 140 watts of electricity from 0.88 kilograms of plutonium.

McNutt said most engineers would consider a 2016 flight demo way too late for NASA to prudently consider ASRGs for a Europa mission launching in 2020.

Green agreed. "We are not going to risk a multibillion-dollar flagship on technologies unproven," he said. "We have a path which we are walking down to flight qualify the [ASRG] and we need to walk that path."


http://www.flightglobal.com/articles/2010/02/15/338369/uk-could-use-plutonium-in-space-nuclear-power-demonstration.html

DATE:15/02/10
SOURCE:Flight International

UK could use plutonium in space nuclear power demonstration
By Rob Coppinger

On Earth, nuclear power is controversial - but for deep space missions it is a necessity. However, the plutonium driving spacecraft power systems is invaluable not only for its ability to keep electricity flowing where solar cells cannot; Pu-238 is also in short supply.

So rare is it that European Space Agency work on radioisotope power systems spearheaded by the agency's new UK facility will initially be done without the key ingredient.

Nuclear power is critical to the 2018 ESA-NASA ExoMars Martian rovers mission and the UK's Moonlite project. Moonlite is on hold for budgetary reasons, but would use a radioisotope heater unit. More recently two ESA-NASA joint missions, Cassini-Huygens and Ulysses, used nuclear power. More flights are planned, such as the Europa Jupiter System Mission.

In 2009 the US National Academy of Sciences concluded that nuclear energy for space is a high priority because solar arrays and batteries cannot provide enough electricity when a spacecraft, lander or rover is flying in darkness or battery-sapping extreme cold. And such conditions can persist for days or weeks, or permanently depending on the planet, moon or crater being explored.



The USA has launched 26 civil and military nuclear-powered missions including Voyagers 1 and 2. Launched in 1977 they will transmit data from beyond the solar system until 2020, when their atomic energy runs out.

The academy also cited "numerous studies" that found Plutonium-238 (Pu-238) to be the best radioisotope because of its 87.7-year half life, its high power density at 0.57 watts per gram and its low external radiation levels. As it is no longer manufactured, re-establishing US Pu-238 production was another academy recommendation - with a $150 million price tag. NASA has now been funded to restart production.

Another challenge is conversion efficiency. Existing radioisotope thermoelectric generators convert only a few percent of the heat energy released. The USA is investigating Stirling engine technology as a way to improve efficiency.

According to British National Space Centre (BNSC) documentation, the Harwell facility will not initially handle radioactive material for radioisotope power systems, but could in future when one is tested as part of a spacecraft's system. A demonstration of a European radioisotope power system could come after 2011, when ESA's member states next meet to hammer out a budget.

BNSC space science director David Parker says that Harwell will study Americium as an alternative to Pu-238. He says Americium's longer half-life - more than 150 years - makes it a good alternative; its heat output is less than that of Pu-238, but improved thermal conversion could offset that. He points to Oxford University research on infrared-related technology as one conversion solution.

Whether Americium will solve the plutonium supply crunch is unclear. The US Argonne National Laboratory says Americium isotopes are made from plutonium isotopes. Battery technology is also on the Harwell agenda.

 What is a radioisotope power system?

A radioisotope power system (RPS) is a generic term for different types of power sources that use radioisotopes. Operational systems for spacecraft using RPS have been designed to withstand a catastrophic launch failure to avoid radioactive fallout.
Radioisotope heater unit

A Radioisotope heater unit (RHU) is small and can be the size of a stack of pennies. It can have just 40g (1.4oz) of plutonium dioxide in a ceramic case. Heat from the plutonium dioxide enables spacecraft system temperature control.
Radioisotope thermoelectric generator

A radioisotope thermoelectric generator (RTG) is not like terrestrial nuclear reactors. An RTG has no moving parts and uses neither fission nor fusion processes. Heat from the natural radioactive decay of plutonium 238, a non-weapons grade isotope, is used to generate electricity using solid-state thermoelectric converters. An RTG can have as much as 4.5kg (9.9lb) of plutonium.
Advanced Stirling radioisotope generator

A Stirling engine can convert heat from the decay of plutonium 238 into electricity for the RTG. According to NASA, a Stirling engine could use a quarter of the plutonium needed by an RTG. The Stirling engine, named after 19th century UK inventor Robert Stirling, works by absorbing heat outside its cylinder(s) to heat and change the pressure of the gas inside, causing piston movement.

[Tiger]

Radioisotope power systems are also used for unspecified national security purposes.

Очевидно, в этом всё дело.

[Salo]

http://www.spaceflightnow.com/news/n1007/09rtg/

Space agencies tackle waning plutonium stockpiles
BY STEPHEN CLARK
SPACEFLIGHT NOW
Posted: July 9, 2010

While NASA is counting on an act of Congress or a renegotiated deal with Russia to acquire plutonium for its next robotic deep space missions, the European Space Agency is considering alternative nuclear fuels to power its own probes traveling into the sun-starved outer solar system.


Plutonium-238 in a ground laboratory. Credit: U.S. Department of Energy
 
NASA's dwindling supply of plutonium-238 nuclear fuel will not be sufficient to power an orbiter to visit Jupiter's moon Europa, NASA's contribution to a planned $4.5 billion joint flagship mission between the U.S. space agency and Europe.

That's unless the U.S. Department of Energy, which supplies nuclear fuel for NASA missions, receives funding to restart domestic production of plutonium or successfully resolves a contract dispute with the Russian government, said Jim Adams, the deputy director of NASA's planetary science division.

"If we close another deal with the Russians for another delivery of plutonium-238, or get domestic production restarted, there's sufficient plutonium well out past the Outer Planets Flagship Mission," Adams said in an interview Thursday.

Plutonium is the most efficient way to generate power on deep space probes because solar panels do not receive enough sunlight at such distances. Nuclear-powered spacecraft use Radioisotope Thermoelectric Generators, or RTGs, to produce electricity from the heat of radioactive decay.

Recognizing NASA's predicament, David Southwood, ESA's director of science and robotic exploration, said Thursday that Europe would like to start up its own nuclear energy program for space applications.

"To see see ourselves as a serious planetary science partner on the world stage with the United States, we're building up our nuclear capability for European-built RTGs," Southwood said in an interview with Spaceflight Now. "We are building for a pretty major capability being available in Europe in the 2020s."

ESA's nuclear program would likely focus on americium, according to Southwood.

Americium-241 has a longer half-life than plutonium-238, meaning it could survive longer in space, but the isotopes produces less heat and electricity. Americium is also a greater radiation hazard to humans, according to scientists.

"Plutonium-238 is an alpha emitter, and you can shield alpha particles with a piece of paper," Adams said. "It's neutrons that damage people, and americium is more a neutron emitter than plutonium-238."

Adams said NASA and DOE have studied alternative isotopes before, but safety officials say Pu-238 is the safest fuel for nuclear-powered spacecraft.

"NASA is committed to plutonium, but you don't always have to go that route," Southwood said. "We're working on the security aspects with the French authorities so we can launch in [Kourou, French Guiana]. We've got a couple of countries with serious nuclear capabilities. The big ones are France and the U.K., so we're talking with them about how to start."

Southwood said he has the budget to start planning, but full development of a nuclear energy program would have to wait for approval in ESA Council meetings in 2011 or 2014.

"It's not just putative," Southwood said. "It's in order to have the capability by 2020. Our target is to have an independent capability, which may help our American friends."

Since the U.S. Energy Department stopped producing new plutonium in the late 1980s, only periodic purchases from Russia have replenished the Pu-238 stockpile. The Russian government, which also no longer makes Pu-238, has stopped delivering nuclear fuel to the United States and is requesting a more lucrative contract, officials said.

"The Russian government has indicated that it wants to establish a new agreement for the remaining material available for purchase," said Jennifer Lee, an Energy Department spokesperson. "DOE is currently working with Russia to identify a path forward for completing planned purchases."


A plutonium-powered RTG before attachment to the New Horizons spacecraft in 2006. Credit: NASA/KSC

Under the White House fiscal year 2011 budget request released in February, NASA and the Energy Department would each receive $15 million next year to restart production of plutonium-238 isotopes. It's unclear whether Congress will approve the spending after denying the Obama administration's similar proposal in 2009.

It would take five or six years to reach full capacity if Pu-238 production is funded, and the total cost would be between $75 million and $90 million, assuming the program used existing facilities, according to Lee.

Adams said the joint mission to Jupiter scheduled for launch in 2020 requires more plutonium than is currently in the U.S. government inventory.

"We don't need a lot of it, but [the supply] needs to be steady and reliable," Adams said.

DOE manages the storage and acquisition of plutonium-238 to support NASA missions and national security applications, Lee said.

Pu-238 has flown on the two Voyager probes leaving the solar system, the Ulysses solar orbiter, the Galileo mission to Jupiter, the Cassini spacecraft orbiting Saturn, and the New Horizons explorer on the way to Pluto.

The Mars Science Laboratory rover launching next year will also be powered by nuclear energy, and the ExoMars rover planned with European partnership might need a small quantity of Pu-238 in 2018.

With continued demand for Pu-238, NASA is studying ways to ration the precious resource.

The decades-old RTG technology used on current NASA spacecraft has an efficiency of only 8 percent, according to Adams.

"For every 100 watts of heat that I've got, the best I can do is get 8 watts of electricity," Adams said.

NASA is developing an Advanced Stirling Radioisotope Generator to improve the efficiency by a factor of four, but there is one critical drawback preventing the new technology from flying to Europa the costly crown jewel of NASA's planetary exploration program.

The Stirling nuclear generator contains moving parts that could limit its usable life, while traditional RTGs are static and are only limited by the half-life of the nuclear fuel.

"The ASRG has these two tiny pistons in them that have to vibrate at 100 hertz for the life of the mission, which could be up to 15 years," Adams said. "So 100 times a second, they're buzzing against each other."

According to Adams, an ASRG engineering unit has already been built and has more than four years of problem-free performance at NASA's Glenn Research Center in Cleveland, Ohio.

The new generator design could be ready to fly by 2015, but NASA wants to try out the Stirling technology on a less expensive Discovery-class mission first.

"Are we willing to bet a Europa mission on it? I'll tell you right now I'm not," Adams said.

NASA started the selection process for the next Discovery program mission in June, and the agency expects to select a winner in 2012 for launch as soon as 2015. Adams said NASA is encouraging Discovery proposals to use the ASRG, but it is not a requirement.

"It's an offer from NASA to supply the ASRG at a reduced rate," Adams said. "We'll basically share the costs with the flight project for that system in the event that the mission needs nuclear power to perform the science that's been proposed."
 
   
Artist's concept of NASA's Europa orbiter to launch in 2020. Credit: NASA/JPL-Caltech
 
Discovery missions are science-focused and cost-capped at $425 million. They also have much shorter lifetimes than a flagship-class mission to the outer solar system, meaning the Discovery program is a good proving ground for the Stirling generator before it flies on a more expensive spacecraft.

Under the cooperative Outer Planets Flagship Mission, NASA would build a $3.8 billion probe to orbit Europa, the moon of Jupiter that harbors a sea of liquid water underneath a global ice sheet. ESA would contribute a solar-powered orbiter to study Ganymede, another one of Jupiter's largest moons.

Both spacecraft would start their missions in orbit around Jupiter itself to tour all of the giant planet's moons.

Southwood said European space officials will decide whether to approve the Ganymede orbiter sometime next year.

It is up against the International X-ray Observatory mission and a gravitational wave finder named LISA for a single $800 million launch slot under ESA's Cosmic Visions program.

[Космос-3794]

Уже просят только 90 миллионов на 5-6 лет (в 2009 просили 150 млн и семь лет). Неужели опять зажмут?  :roll:

[Salo]

http://www.voanews.com/russian/news/science-technology/US-Russia-Plutonium-238-2011-12-02-134914958.html

Пятница, 02 декабря 2011

Плутониевое истощение космической программы США

Будущие научные миссии НАСА нечем будет «заправлять»

 Юрий Караш | Москва

В марте 2008 года американская газета Space News опубликовала информацию, неправдоподобность которой переводила ее в разряд шутки. В США – крупнейшей ядерной и космической державе – заканчивался... плутоний-238 – радиоактивный материал, используемый в радиоизотопных источниках питания автоматических космических аппаратов. Америка прекратила производить плутоний-238 еще в 1988 году и с тех пор использовала накопленные запасы этого элемента. Начиная с 1992 года, США периодически покупали этот изотоп у России.

Майкл Гриффин, возглавлявший в 2008 году НАСА, заявил тогда, что «недалек тот день, когда мы (американцы – Ю.К.) используем последний имеющийся у нас килограмм плутония-238 и нам придется [полностью] покупать его у России». Гриффин отметил, что зависеть от России по плутонию для беспилотных миссий доставляет ему не больше радости, чем зависеть от нее по кораблям для станции, и назвал данное положение «ужасающим».

Впрочем, «ужас» здесь заключается не только в зависимости от России по данному радиоактивному элементу, а в том, что и в России он заканчивается. Плутоний-238 – это субпродукт производства ядерных взрывчатых веществ. Одним из признаков истощений запасов данного типа радиоактивного топлива у России стало двухгодичное прекращение его поставок в США в 2010-11 гг.

Зачем нужен плутоний-238

Это – источник энергии для многих космических аппаратов (КА), проще говоря, их «еда», дающая им «силы» выполнять поставленные перед ними задачи. «Но разве нельзя обойтись без плутония? – спросят образованные читатели. – Ведь солнечная система буквально пропитана энергией нашего светила. Если уж такому огромному объекту, как МКС, хватает солнечного света и тепла, то куда меньшим беспилотным КА их и подавно должно хватить».

Увы, бытовая логика в данном случае не работает. Во-первых, общая площадь солнечных батарей МКС превышает 3000 квадратных метров и составляет почти половину площади стандартного футбольного поля. Меньшими «сачками» энергию Солнца в том количестве, в котором это нужно станции, просто не собрать. КА, конечно, на фоне МКС почти незаметны, но и им требуются большие «лопухи», ловящие солнечную благодать. Большие батареи утяжеляют аппарат и усложняют управление им.

Во-вторых, многие из «автоматов» работают на значительно большем удалении от Солнца, чем наша планета, куда попадает ощутимо меньше тепла и света, чем на Землю. Представим КА, находящийся на внешней границе «пояса Койпера». Данный «пояс» – состоящая из малых небесных тел область Солнечной системы, расположенная на расстоянии от 30 до 55 астрономических единиц (а.е.) от Солнца, а астрономическая единица – это расстояние от Солнца до Земли. «Автомат» получает там в тысячу раз меньше солнечного света и тепла, чем КА, работающий на орбите Земли. Следовательно, чем дальше от нашего светила, тем больше должны быть батареи космических аппаратов. Это еще больше обостряет проблему веса и управления КА.

Проблему можно решить, если дать каждому из КА «коробочку с ланчем», где в виде «коробочки» будет выступать небольшой ядерный реактор (по-научному радиоизотопный термоэлектрический генератор, или РТГ), а в роли «ланча» – плутоний-238. Причем «ланч» этот весьма высокоэнергетический. Блок плутония-238 размером с кулак раскаляется докрасна в результате идущих в нем процессов распада и вполне может в течение многих лет удовлетворять голод КА, работающего где-нибудь на границе Солнечной системы.

К числу аппаратов, «питавшихся» плутонием-238, относятся американские «Вояджеры» – 1 и -2, запущенные в 1977 году к Юпитеру и Сатурну (к настоящему времени «Вояджер-1» после завершения своей основной миссии отошел от Земли почти на 120 а.е. и продолжает сохранять связь с операторами). Среди прочих обладателей «коробочки» с плутониевым «ланчем» – КА «Галилей», вращавшийся вокруг Юпитера. Для удовлетворения его «аппетита» потребовалось 15,6 кг плутония-238. По прожорливости его явно превзошел направленный к Сатурну и его спутникам КА «Кассини», в РТГ которого было загружено 32,7 кг этого радиоактивного топлива. КА «Новые горизонты», следующий в настоящее время к Плутону, ограничился лишь 10,9 кг плутония-238.

А нельзя ли заменить плутоний-238 его «близнецом-братом» плутонием-239? 239-й в отличие от 238-го продолжает производиться, так как используется в качестве топлива для АЭС и в качестве взрывчатого вещества в ядерном оружии. Теоретически заменить можно, только при этом возникает одна проблема.

Если для того, чтобы обеспечить марсоход «Кьюриосити» необходимым количеством энергии, в его ядерный реактор потребовалось положить 4,8 кг плутония-238, то плутония-239 пришлось бы загрузить почти в 270 раз больше, или 1288 кг. Напомним, что общий вес «Кьюриосити» составляет порядка 900 кг. Таким образом, масса одного лишь топлива, в случае использования плутония-239, превысила бы массу целиком оснащенного марсианского ровера в 1,4 раза. Этот пример достаточно красноречиво говорит о незаменимости плутония-238 в качестве топлива для РТГ.

Тайна за семью печатями, или Четыре вопроса к «Росатому»

Вернемся к «ужасу», который испытывают США, в частности, НАСА, по поводу зависимости от России по плутонию-238. Для того чтобы развеять это чувство, «Голос Америки» задал четыре вопроса госкорпорации «Росатом», занимающейся поставками данного элемента в Соединенные Штаты.

1. Продолжает ли Россия изготавливать плутоний-238?

2. Если нет, то сколько этого топлива осталось в России?

3. Сколько еще плутония-238 Россия сможет поставить в США?

4. Чем был вызван двухгодичный перерыв в поставках плутония-238 из России в США? (об этом речь несколько ниже).

Через два дня официальная представительница этой организации ответила, что «запрошенные сведения представляют собой коммерческую тайну либо информацию для служебного пользования».

Если предположить, что НАСА и Госдепартамент на подобные вопросы «Росатому» получают такие же ответы, то оснований избавляться от этого «ужаса» у данных ведомств нет. Причем чувство это наверняка было обострено два года назад, когда, согласно информационному порталу «Росбалт», в середине декабря 2009 года Россия уведомила США, что не сможет поставлять в ближайшие два года 10 кг неоружейного плутония-238 для источников питания, устанавливаемых НАСА на космических аппаратах. Кроме того, Россия настоятельно предложила перезаключить соответствующее соглашение на новых условиях.

Данные факты в сочетании с нежеланием российской стороны внести ясность в вопрос, сколько еще плутония-238 осталось в России и сколько еще Россия сможет поставить этого топлива в США, дали основания американским СМИ, в частности, Национальному общественному радио (National Public Radio) сделать вывод о том, что «российское производство [плутония-238] уже давно остановлено, и Россия сама осталась без запасов данного элемента».

«Автомобиль» без «бензина»

Именно такое сравнение использовал Ральф Макнатт, специалист по планетным исследованиям в Лаборатории прикладной физики при Университете Джонса Хопкинса, когда описывал то воздействие, которое окажет истощение в Америке запасов плутония-238 на космическую программу США. В 2009 году Макнатт был одним из руководителей комитета при Национальном совете по научным исследованиям (NRC), который занимался данной проблемой.

В докладе, подготовленном данным комитетом, рекомендовалось возобновить производство плутония-238, чтобы избежать задержки или полной отмены будущих научных миссий.

С тех пор прошло почти три года, но «воз и ныне там».

Америка ищет выход

«Не будет большим преувеличением сказать, что будущее бесспорного лидерства США в области планетных исследований в 21 веке зависит от плутония-238, – сказал в интервью интернет-газете Space.com Алан Стерн, руководитель уже упомянутой миссии «Новые горизонты». – Мы еще сможем предпринять одну исследовательскую миссию [после "Кьюриосити"], но это все. Это какое-то сумасшествие. Безответственно подходить так близко к краю пропасти».

В начале 2011 года NRC опубликовал доклад под названием «Мнение [научного сообщества] по поводу основных направлений планетных исследований на текущее десятилетие». Приоритетным направлением данных исследований было названо возвращение с Марса проб грунта, на втором месте – исследование спутника Юпитера Европы – небесного тела, целиком покрытого ледяным панцирем.

Юпитерианская миссия, получившая название «Орбитальный аппарат для исследования Юпитера и Европы», оцениваемая по предварительным подсчетам в 4,7 миллиарда долларов, также потребует для своего осуществления плутоний-238. На нее у НАСА этого топлива хватит, но дальше – неизвестность. Есть два выхода решения проблемы.

Первый – создать РТГ, которые смогут более эффективно использовать энергию плутония-238, а значит, расходовать меньше этого типа топлива. Работы в данном направлении уже начались, но пока НАСА не дошло даже до испытаний опытных образцов этих генераторов.

Второй – возобновить производство плутония-238. На первый взгляд, задача довольно простая – ведь речь идет о производстве всего 2 кг плутония-238 в год. Но как выяснилось, сказать это значительно легче, чем сделать.

Трудные «роды» плутония-238

Итак, по подсчетам Макнатта, на возобновление производства плутония-238 придется потратить 5 лет и не менее 75 миллионов долларов. Другие специалисты называют срок 6-7 лет и сумму 150 миллионов. Для Соединенных Штатов даже 150 миллионов долларов – не такие и большие деньги (для сравнения – это в два с лишним раза меньше стоимости одного пассажирского «Боинга 747-8»), но здесь есть две проблемы.

Первая – непростая бюджетная ситуация в США. Законодатели сейчас куда в большей степени нацелены на экономию федеральных средств, чем на их дополнительные траты. Вторая – административно-бюрократические хитросплетения американского государственного механизма.

Дело в том, что производством плутония-238 должно заниматься Министерство энергетики США. И оно в принципе не возражает сделать это для НАСА. Таким образом, стоимость возобновления производства плутония-238 была бы разделена между этими двумя ведомствами. Но их бюджеты контролируют два разных подкомитета Конгресса, которые никак не могут договориться между собой относительно распределения затрат, связанных с «возрождением» производства плутония-238.

«Я считаю, что в подкомитете, контролирующем бюджет Министерства энергетики, сидят люди, которые настроены против [возобновления производства плутония-238], – сказал в интервью Space.com Алан Стерн. – У них достаточно власти, чтобы не допустить это, что они уже весьма эффективно делают в течение ряда лет. Нам нужно обращаться к русским, чтобы попасть на космическую станцию, мы уже не можем исследовать Луну так, как в те времена, когда я был еще мальчишкой, а теперь еще и лишимся способности исследовать Солнечную систему до самых ее границ. Это ослабляет Соединенные Штаты и ничего, кроме чувства глубокого разочарования, вызвать не может. Нужно открыто назвать имена тех людей, которые блокируют [возобновление производства плутония-238]. Это – антипатриоты».

НАСА уже пыталось включить в бюджетный запрос на 2010 год 30 миллионов долларов на начальные работы по запуску производства плутония-238 в США, но Сенат вообще «срезал» эту сумму. Палата представителей проявила большую щедрость, оставив из 30-миллионного запроса 10 миллионов долларов.

Сейчас внимание НАСА и американского научного сообщества сконцентрировано на миссии «Кьюриосити». Но вскоре после того, как этот марсоход, будем надеяться, успешно достигнет Марса и начнет там свои исследования, НАСА уже будет активно готовить следующий шаг по изучению внеземного пространства с помощью КА. И теперь неотъемлемой частью этой подготовки станет возобновление производства в США плутония-238.

[Дмитрий Инфан]

Впрочем, «ужас» здесь заключается не только в зависимости от России по данному радиоактивному элементу, а в том, что и в России он заканчивается. Плутоний-238 – это субпродукт производства ядерных взрывчатых веществ. Одним из признаков истощений запасов данного типа радиоактивного топлива у России стало двухгодичное прекращение его поставок в США в 2010-11 гг.

Пусть покупают его в КНДР Северокорейская ядерная программа как раз на плутонии базируется, плутония-238 у них, должно быть, завались.

[Иван57]

Впрочем, «ужас» здесь заключается не только в зависимости от России по данному радиоактивному элементу, а в том, что и в России он заканчивается. Плутоний-238 – это субпродукт производства ядерных взрывчатых веществ. Одним из признаков истощений запасов данного типа радиоактивного топлива у России стало двухгодичное прекращение его поставок в США в 2010-11 гг.

Пусть покупают его в КНДР Северокорейская ядерная программа как раз на плутонии базируется, плутония-238 у них, должно быть, завались.

А из  плутония-238 атомную бомбу сделать можно?
Если да - то имеет смысл.
За пару кораблей с рисом - сделают

[Павел73]

Ламерский вопрос: а чем плохи уран-233 и уран-235? Или их тоже нет?

[KrMolot]

Ламерский вопрос: а чем плохи уран-233 и уран-235? Или их тоже нет?

Меньшая на порядки активность и больший период полураспада:
http://ru.wikipedia.org/wiki/Плутоний-238
Цепная реакция здесь не причем.

[mihalchuk]

Для урана-233,235 и плутония-239 нужно делать реактор, а плутоний-238 распадается сам с хорошим энерговыделением и удобной скоростью.

[Дем]

А какими-нибудь альфа-активными продуктами деления урана его заменить нельзя?

[Salo]

Использовали ещё Полоний-210.

[Дем]

Полоний - не отход реактора.  Что-то типа стронция-цезия, лень табличку искать.

[Salo]

Отход, но достаточно дорогой.

[Андрей Суворов]

нет, и плутоний-238 приходится делать специально (в норме он в реакторе не образуется), и полоний-210 тоже. Но у полония-210 очень короткий период полураспада, поэтому он не годится для дальних миссий.
Полоний-210 получают облучением в реакторе висмута, а плутоний-238 забыл как.

[pkl]

Ну так пусть делают реактор.

[Чебурашка]

Плутоний-238 делают облучая нейтронами Нептуний-237, который в свою очередь получают химическими методами из отработанного ядерного топлива.

[Theoristos]

Полоний-210 получают облучением в реакторе висмута, а плутоний-238 забыл как.

238-й получается из урана-235, когда вместо деления ядро захватывает несколько нейтронов. Процесс конкурирующий и маловероятный.

Получают вроде в спец. кассетах с сильным обогащением по 235-му.

[hecata]

У Pu-238 очень удобное сочетание альфаактивности (легко защищаться от излучения), активности (=энерговыделения, но в то же время период полураспада не месяцы, а годы).

[Dude]

Ну так пусть делают реактор.

ситуация абсурдная - реакторов полно, нептуния полно, но конгресс не дает DOE каких-то жалких 10-20млн в год для запуска производства, зато дает те же деньги НАСА чтобы модернизировать РИТЭГи и разрабатывать Стирлинги,  чтобы уменьшить потребление плутония на миссию.