Запуск ракеты–носителя «Новых горизонтов», мыс Канаверал, 2006.
В декабре у Вашингтон Пост вышла статья о прорыве для космической отрасли: в Штатах получили 50 грамм плутония–238, неоружейного изотопа, потенциального топлива для аппаратов дальнего космоса. На таком летал космический аппарат Кассини и линейка Вояджеров. Последним аппаратом на плутонии стала межпланетная станция НАСА Новые горизонты: осенью 2015 она наделала кучу снимков поверхности Плутона, интернет сходил по ним с ума.
Принцип работы таких аппаратов прост: инженеры ставят на борт генератор (РИТЭГ), внутри?—?двуокись плутония, радиоактивного изотопа с периодом полураспада 88 лет, такая себе «вечная батарейка». Она избавляет аппарат от необходимости постоянно быть на свету, как если бы его питали солнечные панели, и не умирает, только отлетев от Солнца. А панели недолговечны: они хрупкие и быстро деградируют (что такое 20 лет для бескрайнего космоса, господа?).
За 60 лет доработок РИТЭГ, инженеры перебрали кучу изотопов, повысили уровни защиты и пришли к сказочной технологии: если отсылать исследовательские аппараты в космос с концами, нет нужды даже думать о захоронении плутония. Другие инженеры начали разработки генераторов с повышенной энергоэффективностью. Появились радужные перспективы изучения космоса.
И плутоний закончился: в 1985 году мир обзавёлся идеей ограничить ядерный потенциал Штатов и СССР, единственных производителей плутония. Производственные мощности неоружейного плутония США завязали на оружейном, поэтому пришлось сворачивать всю палатку. А запасы времён Холодной войны рассосались быстрее, чем наши правительства успели опомниться: в 1988 Штаты закрыли производство плутония, когда распустили Департамент энергетики. В 1992 Министерство энергетики США начало закупки плутония в России?—?контракт позволил НАСА отправить на Марс научную лабораторию Кьюриосити. На руках у Министерства энергетики США осталось 35 килограмм старого плутония: его энерговыработка с восьмидесятых упала до 80 процентов, и падать продолжает.
В 2001 году НАСА спонсировало Госсовет США по исследованиям для созыва комитета, чтобы тот сделал обзор статуса производства плутония-238. Ну, и тут же все поняли:
- что плутония-238 нет в природе
- что он не оружейный
- что Департамент энергетики распустили зря
- что Штаты не в состоянии создавать РИТЭГ для последующих миссий.
В 2013, через 12 лет, научной лаборатории в Теннесси дали добро на запуск реакторов, профинансировали и добавили мощности ещё двух лабораторий Лос Аламоса и Айдахо, чтобы ускорить процесс. Министерство энергетики поставило цель в 1,5–2 килограмма плутония в год. Оптимизм высшей категории. За 3 года они произвели 50 грамм, что на 50 грамм больше, чем Россия за тот же период.
Чем занимается Россия
Либо ничем, либо молчит и тихо и медленно работает. В прессе проскакивают слушки, но близкому наблюдателю не за что зацепиться взглядом.
Год назад я защитил диплом по проектам, которые бы вернули РИТЭГ в космос. И продолжил бы тему в диссертации, писал бы на предприятии со знатоками кораблестроения и ветеранами атомпрома. Похожим в России ещё могли заниматься в НПО «Красная звезда»: раньше они делали ядерные энергетические установки для использования в космосе?—?«БУК», «ТОПАЗ», вот это всё. Попросился туда, но мне отказали: на диссертацию не захотели вешать гриф секретности и собирать специальную комиссию?—?много заморочек ради одного студента. Небрежность в чистом виде.
Когда мы получим достаточно топлива для полётов
Через 10 лет минимум, если будем упорно сообща трудиться. Сегодня НАСА может смешивать новый плутоний со старым в соотношении 1:2. Лаборатория Окридж в Теннесси обещает сделать 1,5 килограмма плутония к началу следующего десятилетия. Условно, в 2025 у нас будет 5 килограмм годного топлива?—?старый плутоний придёт в ещё большую негодность, и пропорции сменят. Полученного хватит на одну миссию даже с учётом новых типов генераторов, с увеличенным в 4 раза КПД.
Из старого топлива 25 килограмм уйдут на международную миссию к спутникам Юпитера в 2020 году. Роскосмос тоже примет участие: РИА писали в 2013, что и у них будет 2 РИТЭГ, но подтвердить некому.
Причина моей грусти, письмо с запросом к Министерству энергетики США из администрации НАСА от 29 апреля 2008
Я смотрю в график запусков 2008 года и грущу: вдобавок к 8 отменённым проектам, НАСА предстоит отложить ещё столько же. Исследование дальнего космоса,?—?и 99% Солнечной системы,?—?продолжат не раньше середины двадцатых. Пока же будем жить в Стране чудес: чтобы оставаться на месте, нам придётся бежать вперед очень, очень быстро.
Комментарии (29)
Rumlin
05.02.2016 11:52+3То, что производство с проектной мощностью в 1,5-2 килограмма изотопа в год, публично произвело только граммы, может означать, что появился секретный потребитель.
Насколько я помню существовали автономные устройства разведки с каким-то изотопом для питания — много лет они лежат возле подводных кабелей, военных баз и т.п. объектов, периодически отправляя накопленные сведения.0serg
05.02.2016 12:55+6Нету там никакого производства еще. Закрыли давно и восстановить «в первозданном виде» невозможно, т.к. раньше для этого пользовались достаточно специфичным реактором, а теперь приходится довольствоваться совершенно другими коммерческими. Есть три условных мужика в лаборатории которые сейчас разрабатывают технологию производства плутония-238. Вначале они довольно быстро получили несколько миллиграмов — чисто проверить нужную технологическую цепочку. Затем пошли искать способ сделать это производство массовым. Придумали, сделали прототип. На прототипе получили те самые граммы. Следующий этап — собственно запуск производства и вот тогда производство выйдет вначале на полкило, а затем и на несколько килограмм в год.
Rumlin
05.02.2016 13:24Судя по всему закрыли оружейный реактор, и используют «обычный». Долго они будут собирать нужное количество:
плутоний
Плутоний из отработанного ядерного топлива состоит из множества изотопов. Состав зависит от типа реактора и рабочего режима. Типичные значения для реактора на легкой воде (CANDU): 238Pu — 2%, 239Pu — 61%,
240Pu — 24%, 241Pu — 10%, 242Pu – 3%.0serg
05.02.2016 13:42+3Pu-238 никто из отработанного топлива не выделяет. Изотопное разделение стоит слишком дорого. Вместо этого как я понимаю из отработанного топлива химически выделяют нептуний (примерно 0.7% отработанного топлива по массе), который повторно облучают в реакторе, после чего отделяют от него образовавшийся плутоний. Процесс сравнительно дешевый и достаточно массовый, только очень долгий
Rumlin
05.02.2016 14:29+1Да, нагуглилось, что мишень
Получение 238Pu производится путём облучения мишеней из 237Np в высокопоточном исследовательском реакторе HFIR. Выделение плутония из материалов мишени происходит в горячих камерах национальной лаборатории.
Нептуний-237 был поставлен в ORNL из национальной лаборатории Айдахо. Плутоний-238 после очистки в горячих камерах от остатков нептуний был переведён в оксидную форму и переправлен в национальную лабораторию Лос-Аламоса на хранение.
Как отмечается в официальных сообщениях, плутоний-238 был произведён в США впервые за последние почти 30 лет. В ORNL проект возглавляет Боб Уэм (Bob Wham).
Если финансирование будет продолжено, то Окридж планирует выйти на производство 300-400 граммов 238Pu в год с последующим расширением годового выпуска до 1,5 кг
atominfo.ru/newsm/t0403.htm
Mad__Max
05.02.2016 21:41+1Это означает(с учетом первоисточников):
1. Эти 50 грамм произведены не за 3 года как тут написано, а за неполный 2015й год (несколько месяцев 2015 года) — фактическое опытное производство меньше года назад началось(а 3 года — это от момента принятия решения о том что производство необходимо возобновить и начала выделения финансирования на эти цели). На ближайшие годы проектная мощность несколько сотен грамм в год, 50 грамм на самом старте работы за неполный год этой цели вполне соответствуют.
2. 1.5 кг в год в проекте и планах действительно есть, но на такую производительность запланировано выйти только в начале 2020годов — после модернизации и расширения производства.Rumlin
05.02.2016 22:05+13. при условии финансирования.
Несмотря на сравнительно малую сумму в 75-150 миллионов долларов, необходимую для восстановления производства, непростая бюджетная ситуация в США и бюрократические особенности американского государственного механизма похоронили на несколько лет старт работ по восстановлению производства изотопа. Как обычно в США в таких ситуациях заинтересованные лица и организации выносят «сор из избы» на публику, призывая к патриотическим чувствам и привлекая к лоббированию политиков
В 2012 году, после нескольких попыток, администрации Обамы удалось протащить через Конгресс финансирование для восстановления производства плутония-238, при условии, что НАСА оплатит ремонт устаревшей инфраструктуры в Лос-Аламосской национальной лаборатории в Нью-Мексико.
geektimes.ru/post/247214
KepJIaeda
05.02.2016 11:56Раз произвести необходимый плутоний настолько сложно и долго может потратить это время на поиск альтернатив более доступных?
Grox
05.02.2016 14:28+9Этим занимаются с 40х годов прошлого века. Перед вами таблица Менделеева и списки разведанных месторождений и %е содержание вещества в них. Другой таблицы Менделеева у вас нет, и вряд ли появится.
Roman1977
05.02.2016 12:02+1Хм… Я почему-то был уверен, что в России производство этого изотопа продолжается и по сей день. В СССР РИТЭГи были очень популярны. Вплоть до того, что на маяках стояли 300 ватные на кобальте. При распаде СССР их начали убирать.
0serg
05.02.2016 13:00+1Честно говоря удивительно что только при распаде. Жуткая в чужих руках штука лежала практически без присмотра вплоть до того что ее разбирали охотники за цветным металлом (!). Впрочем такой бардак был не только у нас, так что чудо что ни у кого пока «грязных бомб» нет.
suleymanoff
05.02.2016 19:44Вот кстати интересно, нельзя ли переработать плутоний из этих старых собранных РИТЭГов и пустить в дело? Там же его будет много килограмм — бесценное богатство.
artiett
05.02.2016 19:45+5По стране разбросаны РИТЭГ на стронции, полонии, но о плутониевых я не слышал.
Barsukk
09.02.2016 12:52+1>> Я почему-то был уверен, что в России производство этого изотопа продолжается и по сей день.
Может быть оно продолжается? В прямые вопросы о производстве и наличии PU-238, Росатом отвечал, что «запрошенные сведения представляют собой коммерческую тайну либо информацию для служебного пользования».
www.golos-ameriki.ru/content/us-russia-plutonium-238-2011-12-02-134914958/248937.html
brzsmg
05.02.2016 12:44+4Обращаю Ваше внимание на списк инцидентов с РИТЭГ на территории СНГ
heathen
05.02.2016 15:18+1Будем надеяться, что
современныеохотники за цветными металлами не доберутся до аппаратов исследования дальнего космоса.
vasili111
05.02.2016 14:48А как обстоят дела с использованием в РИТЭГ других радиоактивных веществ?
0serg
05.02.2016 15:42+3Используют (тот же стронций-90 к примеру), но Pu238 лучший. Лишь немногие изотопы дают «относительно чистую» радиацию (в смысле преимущественно альфа- и бета- распадов в цепочке, без гаммы и нейтронов) от которой легко защитить корпус и собственно полезное оборудование. И из этих немногих изотопов у плутония лучшее сочетание высокой энергетической плотности и длительного срока службы.
Gorthauer87
05.02.2016 15:16А если у Северной Кореи попросить?
stalinets
05.02.2016 19:49+1Вряд ли американцы будут иметь дело с такой неудобной для себя страной и вкладывать в неё средства, покупая их плутоний.
Mad__Max
05.02.2016 21:45+1Не все порошки одинаково полезны
Там для оружия другой плутоний (другие изотопы), которого в США и РФ и так своих полно, но для РИТЕГов он не подходит.
frog
05.02.2016 17:26+1> когда распустили Департамент энергетики
http://energy.gov/
Он теперь на нелегальном положении? Или их обратно согнали? :)
NoGotnu
09.02.2016 12:51А насколько коммерчески выгодно/невыгодно производство Плутония-238? Или частным фирмам запрещено его производить? Может если разрешить, тот же Маск или еще кто-то возьмется за это? Или это технически слишком сложно?
Zzzuhell
Не грустите! После того, как РИТЭГ пропиарили в «Марсианине», люди и госструктуры поймут важность изготовления плутония. И все у нас будет…
Tirathangil
Пропиарили РИТЭГ под диско? :D
Давайте честно. На мой взгляд, РИТЭГ как источник энергии не шибко эффективен и у него мало мощности (по крайней мере, маленьким РИТЭГом EMDrive не запитаешь :), поэтому разумнее было бы взять источник помощнее. Но ядерный реактор потребует обслуживания, а какое же обслуживание на беспилотном аппарате? Таким образом, было бы разумно изготавливать плутоний минимальным количеством для планируемых миссий, и одновременно искать новые перспективные источники энергии. По-моему, NASA и строило расчет на том, что к сроку выработки всего плутония найдут новый источник энергии. Видимо, не успели.