Πυρηνικοί αντιδραστήρες στη Σελήνη: Η κούρσα ΗΠΑ, Κίνας και Ρωσίας
ΧΡΟΝΟΣ ΑΝΑΓΝΩΣΗΣ 12 '
Πηγή Φωτογραφίας: NASA//Πυρηνικοί αντιδραστήρες στη Σελήνη: Η κούρσα ΗΠΑ, Κίνας και Ρωσίας
Οι ΗΠΑ επιταχύνουν το πρόγραμμα για την εγκατάσταση πυρηνικού αντιδραστήρα στη Σελήνη, με στόχο να προλάβουν τη Ρωσία και την Κίνα, που σχεδιάζουν να θέσουν σε λειτουργία τον δικό τους έως το 2036.
Στα τέλη Αυγούστου, η NASA ζήτησε από εταιρείες να καταθέσουν προτάσεις για έναν αντιδραστήρα που θα μπορεί να μεταφερθεί με ασφάλεια στη Σελήνη και να λειτουργεί για χρόνια χωρίς συντήρηση. Θέλει να είναι έτοιμος για εκτόξευση έως τον Δεκέμβριο του 2030.
Η Μόσχα, από την άλλη πλευρά, έχει αναλάβει να κατασκευάσει τον αντιδραστήρα για τη σεληνιακή βάση που σχεδιάζει μαζί με το Πεκίνο.
Χωρίς σταθερή παροχή ηλεκτρικής ενέργειας, καμία από τις δύο πλευρές δεν μπορεί να υλοποιήσει τα σχέδιά της. ΗΠΑ και Κίνα θέλουν να δημιουργήσουν βάσεις στη Σελήνη, να αναζητήσουν πόρους όπως το νερό που βρίσκεται παγωμένο στο έδαφός της και, αργότερα, να πραγματοποιούν από εκεί αποστολές σε άλλες περιοχές του Ηλιακού Συστήματος.
Στις πρώτες αποστολές, τα φωτοβολταϊκά θα μπορούν να καλύψουν μεγάλο μέρος των αναγκών. Υπάρχουν επίσης συστήματα που παράγουν μικρές ποσότητες ηλεκτρικής ενέργειας από τη θερμότητα ραδιενεργών υλικών και χρησιμοποιούνται ήδη στο Διάστημα.
Αυτές οι λύσεις, όμως, δεν επαρκούν για μια μεγάλη βάση.
Η νύχτα στη Σελήνη διαρκεί περίπου δύο γήινες εβδομάδες. Στο διάστημα αυτό τα φωτοβολταϊκά δεν παράγουν ηλεκτρική ενέργεια, ενώ ο εξοπλισμός πρέπει να συνεχίσει να λειτουργεί σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες.
Ένας πυρηνικός αντιδραστήρας δεν εξαρτάται από το ηλιακό φως και μπορεί να παράγει συνεχώς ηλεκτρική ενέργεια για χρόνια. Αυτός είναι ο βασικός λόγος που τόσο οι ΗΠΑ όσο και η Κίνα με τη Ρωσία τον θεωρούν απαραίτητο για μια μόνιμη βάση.
Τι σχεδιάζουν ΗΠΑ και Ρωσία
Η NASA θέλει ο αντιδραστήρας της να παράγει 20 κιλοβάτ και να λειτουργεί για τουλάχιστον πέντε χρόνια χωρίς να χρειάζεται παρέμβαση από αστροναύτες. Η ισχύς αυτή αντιστοιχεί περίπου στην κατανάλωση 16 αμερικανικών νοικοκυριών.
Η Ρωσία αναπτύσσει τον Selena, έναν αντιδραστήρα ισχύος έως 10 κιλοβάτ που προορίζεται για τη βάση που σχεδιάζει με την Κίνα. Η Μόσχα υποστηρίζει ότι θα μπορεί να λειτουργεί αυτόνομα για μία δεκαετία. Μέρος του σχεδιασμού του προέρχεται από παλαιότερο ρωσικό πρόγραμμα για πυρηνικό αντιδραστήρα στην Αρκτική.
Στην κοινή προσπάθεια Ρωσίας και Κίνας, τα περισσότερα βασικά έργα βρίσκονται στα χέρια του Πεκίνου. Ο πυρηνικός αντιδραστήρας αποτελεί σημαντική εξαίρεση και υπάρχει λόγος γι’ αυτό.
Η Ρωσία έχει πολύ μεγαλύτερη εμπειρία στη χρήση πυρηνικών αντιδραστήρων στο Διάστημα. Η Σοβιετική Ένωση έστειλε περισσότερους από 30 σε τροχιά, κυρίως με δορυφόρους τις δεκαετίες του 1970 και του 1980.
Οι ΗΠΑ έχουν στείλει μόνο έναν, το 1965. Η λειτουργία του σταμάτησε έπειτα από βλάβη σε άλλο σύστημα του διαστημικού σκάφους και έκτοτε δεν έθεσαν ξανά πυρηνικό αντιδραστήρα σε λειτουργία στο Διάστημα. Στο μεταξύ, έχουν δαπανήσει περισσότερα από 20 δισ. δολάρια σε σχετικά προγράμματα.
Η NASA φοβάται ότι, αν η Ρωσία και η Κίνα φτάσουν πρώτες, θα αποκτήσουν πλεονέκτημα κοντά στον νότιο πόλο της Σελήνης, όπου επικεντρώνονται πολλά από τα σχέδια για μελλοντικές βάσεις.
Το ζήτημα δεν είναι μόνο ποιος θα εγκαταστήσει πρώτος έναν αντιδραστήρα. Για λόγους ασφαλείας, γύρω από μια τέτοια εγκατάσταση θα πρέπει να υπάρχει περιοχή στην οποία αστροναύτες και οχήματα δεν θα μπορούν να πλησιάζουν.
Η NASA ανησυχεί ότι η πρώτη χώρα που θα εγκαταστήσει εκεί αντιδραστήρα θα μπορούσε, με αυτόν τον τρόπο, να περιορίσει στην πράξη την πρόσβαση των ανταγωνιστών της σε μια πολύτιμη περιοχή της Σελήνης.
Τα σχέδια, πάντως, απέχουν ακόμη πολύ από την υλοποίηση. Καμία χώρα δεν διαθέτει δοκιμασμένο σκάφος που να μπορεί να προσεδαφίσει έναν βαρύ αντιδραστήρα σε ανώμαλο σεληνιακό έδαφος και κανείς δεν έχει εγκαταστήσει ποτέ αντιδραστήρα σε συνθήκες τόσο χαμηλής βαρύτητας.
Δεν είναι επίσης γνωστό πόση ηλεκτρική ενέργεια θα χρειάζεται τελικά μια μόνιμη βάση. Αυτό θα εξαρτηθεί από το μέγεθός της, τον αριθμό των ανθρώπων που θα ζουν εκεί και τον εξοπλισμό που θα χρησιμοποιούν. Οι σημερινοί αντιδραστήρες μπορεί επομένως να αλλάξουν σημαντικά μέχρι να κατασκευαστούν.
Ο κίνδυνος της εκτόξευσης
Οι ΗΠΑ και η Ρωσία σκοπεύουν να στείλουν τους αντιδραστήρες στη Σελήνη χωρίς να τους έχουν θέσει προηγουμένως σε λειτουργία. Το αχρησιμοποίητο πυρηνικό καύσιμο εκπέμπει πολύ λιγότερη ακτινοβολία, οπότε ένα ατύχημα κατά την εκτόξευση δεν θα είχε τις ίδιες συνέπειες με την καταστροφή ενός αντιδραστήρα που έχει ήδη λειτουργήσει.
Υπάρχουν, ωστόσο, άλλοι κίνδυνοι.
Οι μηχανικοί εξετάζουν, μεταξύ άλλων, τι θα συμβεί αν ένας πύραυλος αποτύχει και ο αντιδραστήρας πέσει στη θάλασσα. Το νερό επιβραδύνει τα νετρόνια και μπορεί, υπό ορισμένες συνθήκες, να προκαλέσει αλυσιδωτή πυρηνική αντίδραση. Το σενάριο αυτό δεν είναι αμελητέο, καθώς πολλά διαστημικά κέντρα βρίσκονται κοντά σε θάλασσα ή ωκεανό.
Οι ΗΠΑ εκτιμούν ότι κάτι ανάλογο συνέβη το 2019 στη Λευκή Θάλασσα. Ένας ρωσικός πύραυλος είχε αποτύχει σε δοκιμή και έπεσε στο νερό. Σύμφωνα με το αμερικανικό υπουργείο Εξωτερικών, όταν επιχειρήθηκε αργότερα η ανάσυρσή του σημειώθηκε πυρηνική αντίδραση. Τουλάχιστον πέντε εργαζόμενοι σκοτώθηκαν.
Η Μόσχα έχει απορρίψει αυτή την εκδοχή και υποστηρίζει ότι ο πύραυλος δεν χρησιμοποιούσε πυρηνικό αντιδραστήρα.
Η NASA ζητά από τις εταιρείες που θα διεκδικήσουν το νέο πρόγραμμα να προβλέψουν μέτρα για ένα τέτοιο ατύχημα. Πριν από οποιαδήποτε εκτόξευση, τον αντιδραστήρα θα εξετάσουν επίσης ειδικοί από επτά ομοσπονδιακές υπηρεσίες των ΗΠΑ.
Όταν πυρηνικό υλικό πέφτει πίσω στη Γη
Υπάρχει ήδη ένα πολύ πιο καθαρό προηγούμενο. Το 1978, ο σοβιετικός δορυφόρος Kosmos 954 έχασε ανεξέλεγκτα ύψος και διαλύθηκε πάνω από τον βόρειο Καναδά.
Ο δορυφόρος μετέφερε πυρηνικό αντιδραστήρα και σκόρπισε ραδιενεργά συντρίμμια σε περίπου 124.000 τετραγωνικά χιλιόμετρα. Παρά την επιχείρηση καθαρισμού που ακολούθησε, ανακτήθηκε μόλις ένα πολύ μικρό μέρος της πυρηνικής πηγής ενέργειας του δορυφόρου.
Οι συνέπειες θα μπορούσαν να είναι πολύ σοβαρότερες αν ένας αντιδραστήρας παρουσιάσει βλάβη αφού έχει ήδη αρχίσει να λειτουργεί.
Στη Γη, τα πυρηνικά εργοστάσια διαθέτουν βαριές κατασκευές από χάλυβα και σκυρόδεμα για να περιορίζουν τη διαρροή ραδιενεργού υλικού σε περίπτωση ατυχήματος. Στη Σελήνη, μια αντίστοιχη κατασκευή θα ήταν εξαιρετικά δύσκολο να μεταφερθεί και να συναρμολογηθεί.
Η NASA αναφέρει ότι ο αντιδραστήρας της θα διαθέτει προστασία από την ακτινοβολία, αλλά δεν έχει ακόμη παρουσιάσει τον τελικό σχεδιασμό.
Σε περίπτωση έκρηξης υπάρχει ακόμη μία ιδιαιτερότητα. Η Σελήνη δεν έχει ατμόσφαιρα και επομένως δεν υπάρχει άνεμος που να μεταφέρει ραδιενεργή σκόνη. Η βαρύτητα, όμως, είναι πολύ μικρότερη από της Γης και τα συντρίμμια μπορούν να εκτοξευθούν σε μεγάλη απόσταση.
Ένα σοβαρό ατύχημα θα μπορούσε έτσι να καταστήσει επικίνδυνο ένα μεγάλο τμήμα της περιοχής γύρω από τον αντιδραστήρα και να εμποδίσει μελλοντικές αποστολές να το προσεγγίσουν.
Τι θα απογίνουν οι αντιδραστήρες
Υπάρχει και το ερώτημα τι θα συμβεί όταν οι αντιδραστήρες φτάσουν στο τέλος της λειτουργίας τους.
Στη Γη, η αποξήλωση ενός πυρηνικού αντιδραστήρα γίνεται σταδιακά και μπορεί να χρειαστεί χρόνια. Στη Σελήνη, ούτε η NASA ούτε οι ρωσικές υπηρεσίες σχεδιάζουν να κάνουν κάτι αντίστοιχο.
Με τα σημερινά δεδομένα, οι αντιδραστήρες θα παραμείνουν στη Σελήνη μαζί με το ραδιενεργό υλικό τους.
Πριν φτάσει πάντως ένας αμερικανικός αντιδραστήρας στη Σελήνη, η NASA πρέπει να εξασφαλίσει το καύσιμο που θα τον τροφοδοτεί.
Η υπηρεσία θέλει να χρησιμοποιήσει έναν τύπο ουρανίου χαμηλού εμπλουτισμού, γνωστό ως HALEU. Το συγκεκριμένο καύσιμο προορίζεται για νέες γενιές μικρών αντιδραστήρων και θεωρείται ασφαλέστερη επιλογή από το ουράνιο υψηλού εμπλουτισμού.
Οι ΗΠΑ, όμως, δεν παράγουν ακόμη αρκετό HALEU. Η Ρωσία είναι ο μεγαλύτερος προμηθευτής παγκοσμίως, αλλά η Ουάσιγκτον απαγόρευσε το 2024 τις εισαγωγές ρωσικού ουρανίου μετά την εισβολή στην Ουκρανία.
Η NASA υπολογίζει ότι το υπουργείο Ενέργειας θα της διαθέσει το καύσιμο που χρειάζεται. Η αμερικανική κυβέρνηση προσπαθεί ήδη να αυξήσει την εγχώρια παραγωγή, αλλά μέχρι στιγμής οι ποσότητες παραμένουν περιορισμένες.
Η εναλλακτική είναι το ουράνιο υψηλού εμπλουτισμού. Το 2018, η NASA χρησιμοποίησε τέτοιο καύσιμο σε δοκιμή μικρού αντιδραστήρα στη Γη.
Το πλεονέκτημά του είναι σημαντικό για μια διαστημική αποστολή. Επιτρέπει την κατασκευή μικρότερου και ελαφρύτερου αντιδραστήρα, άρα μειώνει το βάρος που πρέπει να εκτοξευθεί από τη Γη.
Υπάρχει όμως σοβαρός λόγος για τον οποίο η Ουάσιγκτον θέλει να το αποφύγει. Ουράνιο αυτού του εμπλουτισμού μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή πυρηνικού όπλου.
Η Ρωσία και η Κίνα δεν έχουν αποκαλύψει τι καύσιμο θα χρησιμοποιήσουν στον δικό τους αντιδραστήρα. Οι αντιδραστήρες που είχε στείλει παλαιότερα η Σοβιετική Ένωση στο Διάστημα χρησιμοποιούσαν ουράνιο υψηλού εμπλουτισμού.
Ούτε στις ΗΠΑ έχει αποκλειστεί εντελώς αυτή η επιλογή. Η Space Nuclear Power Corporation, μία από τις εταιρείες που αναμένεται να ενδιαφερθούν για το πρόγραμμα της NASA, αναπτύσσει αντιδραστήρα με ουράνιο υψηλού εμπλουτισμού.
Πυρηνικά σχέδια και από το Πεντάγωνο
Οι ΗΠΑ δεν εξετάζουν την πυρηνική ενέργεια μόνο για τις βάσεις στη Σελήνη.
Η NASA θέλει το 2028 να δοκιμάσει πυρηνική πρόωση σε διαστημικό σκάφος που θα κατευθυνθεί προς τον Άρη. Αν το πετύχει, θα είναι η πρώτη φορά που τέτοιο σύστημα χρησιμοποιείται σε αποστολή προς τον πλανήτη.
Το Πεντάγωνο, από την πλευρά του, θέλει δικούς του αντιδραστήρες για χρήση σε τροχιά και στη Σελήνη.
Τον περασμένο μήνα επέλεξε την εταιρεία Antares για την ανάπτυξη και δοκιμή ενός μικρού αντιδραστήρα στο Διάστημα. Η Antares ήταν μία από πέντε εταιρείες που δοκίμασαν αντιδραστήρες το καλοκαίρι στο πλαίσιο προγράμματος του αμερικανικού υπουργείου Ενέργειας.
Η εταιρεία σκοπεύει τώρα να διεκδικήσει και τα συμβόλαια που θα προκηρύξουν η NASA και το Πεντάγωνο για σεληνιακούς αντιδραστήρες.
Το ενδιαφέρον της NASA και του Πενταγώνου δημιουργεί μια νέα αγορά για πολύ μικρότερους πυρηνικούς αντιδραστήρες από αυτούς που χρησιμοποιούνται στα εργοστάσια ηλεκτροπαραγωγής.
Οι λεγόμενοι μικροαντιδραστήρες μπορούν να παράγουν έως 10 μεγαβάτ ηλεκτρικής ενέργειας. Για εφαρμογές όπως τα κέντρα δεδομένων η ισχύς αυτή είναι περιορισμένη και το κόστος παραμένει υψηλό. Στο Διάστημα, όμως, οι απαιτήσεις είναι διαφορετικές και το μικρό μέγεθος αποτελεί σημαντικό πλεονέκτημα.
Το ίδιο ισχύει και για στρατιωτικές εγκαταστάσεις σε απομακρυσμένες περιοχές, γι’ αυτό αρκετές εταιρείες προσπαθούν πλέον να αναπτύξουν αντιδραστήρες και για τις δύο αγορές.
Κανένα από αυτά τα συστήματα δεν είναι σήμερα έτοιμο να σταλεί στη Σελήνη.
Οι μηχανικοί δεν έχουν ακόμη βρει οριστικές λύσεις για την ψύξη ενός αντιδραστήρα στο Διάστημα και την προστασία των αστροναυτών από την ακτινοβολία. Παράλληλα, όλος ο εξοπλισμός πρέπει να αντέξει την εκτόξευση και την προσεδάφιση χωρίς να γίνει υπερβολικά βαρύς.
Η Κέιτι Χαφ, καθηγήτρια πυρηνικής μηχανικής στο Πανεπιστήμιο του Ουισκόνσιν, θεωρεί ότι ένας αντιδραστήρας μπορεί από τεχνική άποψη να λειτουργήσει στη Σελήνη. Το δύσκολο είναι να συνδυαστούν οι απαιτήσεις για περισσότερη ισχύ με τους αυστηρούς περιορισμούς στο μέγεθος και το βάρος.
Όσο αυξάνεται η ενέργεια που πρέπει να παράγει ο αντιδραστήρας, τόσο μεγαλύτερα και βαρύτερα γίνονται τα συστήματα που τον συνοδεύουν. Και στη συγκεκριμένη περίπτωση, όλα πρέπει πρώτα να χωρέσουν σε έναν πύραυλο και στη συνέχεια να φτάσουν άθικτα στη σεληνιακή επιφάνεια.
Γι’ αυτό, παρά τους στόχους που έχουν ανακοινωθεί για το 2030 και το 2036, παραμένει αβέβαιο πότε θα λειτουργήσει πραγματικά ο πρώτος πυρηνικός αντιδραστήρας στη Σελήνη σύμφωνα με πληροφορίες από New York Times
Επιμέλεια: pagenews.gr
Διαβάστε όλες τις τελευταίες Ειδήσεις από την Ελλάδα και τον Κόσμο
