Újra plutónium-238-at gyárt az Egyesült Államok

A mélyűri űreszközök energiaellátásban kulcsszerepet kapó izotópból már alig áll rendelkezésre felhasználható mennyiség, ez azonban rövidesen megváltozhat.

Újra plutónium-238-at gyárt az Egyesült Államok

Csaknem 30 év szünet után újra plutónium-238-at kezdtek gyártaniaz Egyesült Államokban. A radioaktív izotóp kulcsszerepet játszott az elmúlt évek legjelentősebb űrküldetéseiben, hiszen ezt használja üzemanyagként a Curiosity marsjáró, a Pluto rendszerén a nyáron keresztülrepült New Horizons űrszonda, illetve a Szaturnuszt és holdjait 2004 óta tanulmányozó Cassini is. De plutónium-238 hajtja a 1977-ben útjukra indított, és a Földdel még mindig kommunikáló Voyager-szondákat is.

Egy nagyon jól bevált, ugyanakkor nehezen hozzáférhető energiaforrásról van tehát szó, amellyel kapcsolatban tavaly kiderült, hogy az Egyesült Államoknak mindössze három további radioizotópos termoelektromos generátorra elegendő mennyiség áll rendelkezésére. Ez a helyzet azonban rövidesen megváltozhat, hiszen az energiaügyi minisztérium az előző héten bejelentette, hogy egy két éve működő, a NASA-val közös program eredményeként 27 év kimaradás után újra sikerült értékelhető mennyiségben plutónium-238-at előállítaniuk.

Az Egyesült Államok az 1980-as évek végéig maga gyártotta űrküldetésekre szánt plutóniumát a Savannah River Site erőmű reaktoraiban, amikor azonban ez a létesítmény biztonsági és környezetvédelmi okokból bezárásra került, a NASA hazai utánpótlás nélkül maradt. Az amerikai űrügynökség a következő évtizedek során Oroszországtól vásárolta meg a szükséges mennyiségű üzemanyagot, 2010 óta azonban ez a lehetőség is megszűnt.

A plutónium-238 felezési ideje mindössze 88 év, így a Földön egykor létezett természetes készletek réges-régen eltűntek. Az anyag természetes körülmények közt szupernóva-robbanások során keletkezik, emberi előállítására pedig ezt megelőzően elsősorban az atomfegyverekben használt plutónium-239 gyártásának melléktermékeként került sor. Az izotópot a bombagyártás során hátramaradt hulladékból vonták ki, az Egyesült Államokban a hidegháború során összesen több mint 160 kilogramm plutónium-238-ra téve szert ilyen módon.

Az izotóp kiváló energiaforrásnak bizonyult, hiszen az erős alfa-sugárzó, vagyis bomlás közben nagyenergiájú hélium atommagokat bocsát ki. Amikor ezek az atommagok beleütköznek a szomszédos atomokba, az anyag 1260 °C-ig hevülhet, vagyis ahhoz hogy energiát nyerjünk ki az izotópból, mindössze termoelektromos eszközökkel kell körülvenni a plutóniumot, amelyek a hőt elektromos energiává alakítják át. Ezzel a módszerrel láttak el energiával a hidegháború alatt és után számos kémeszközt, megfigyelő műholdat, és a már említett űreszközöket is.

Az oroszok az 1990-es évek elejétől az atomreaktorok hasadóanyagának finomítása révén folytattákaz izotóp gyártását, és a következő két évtizedre bolygónk kizárólagos plutónium-238-előállítójává léptek elő. Az Egyesült Államoknak először 1993-ban adtak el az izotópból, ekkor összesen 16 kilogrammot, unciánként (28,35 gramm) több mint 45 ezer dolláros áron. Azt ugyan nem tudni, hogy Oroszországnak vannak-e további készletei a nagyon keresett plutóniumváltozatból, az azonban bizonyos, hogy az utóbbi fél évtizedben már nem árulják az izotópot.

A NASA és az energiaügyi minisztérium a helyzet orvoslása érdekében 2013-ban vágott bele az izotópgyártásba. Nyersanyagként az atomreaktorokban melléktermékként nagyobb mennyiségben keletkező neptúnium-237-et használták, és két év elteltével 50 gramm plutónium-238-at sikerült előállítaniuk. Ez egyelőre nem túlságosan jelentős mennyiség, hiszen csak a Mars 2020 rover energiaellátásának biztosításához 4 kilogrammra lesz szükség, de kezdetnek nem rossz eredmény.

A szakértők azt remélik, hogy jövőre további 340 grammot tudnak létrehozni az értékes izotópból, majd idővel évi 1,5 kilogrammra tornázzák fel a termelést. A friss izotóppal ráadásul a régi plutónium-238-készletek is újra felhasználhatókká válnak, mivel 1 kilogramm új anyaggal 2 kilogramm régi, kimerülőben lévő plutónium éleszthető fel, köszönhetően annak, hogy a keverék olyan energiasűrűséget produkál, ami lehetővé teszi praktikus használatát.

Tesztek

{{ i }}
arrow_backward arrow_forward
{{ content.commentCount }}

{{ content.title }}

{{ content.lead }}
{{ content.rate }} %
{{ content.title }}
{{ totalTranslation }}
{{ orderNumber }}
{{ showMoreLabelTranslation }}
A komment írásához előbb jelentkezz be!
Még nem érkeztek hozzászólások ehhez a cikkhez!
Segíts másoknak, mond el mit gondolsz a cikkről.
{{ showMoreCountLabel }}

Kapcsolódó cikkek

Magazin címlap arrow_forward