Füstjelzőkkel üzemelhetnek a jövő űrszondái
2010.07.21. 15:30
Illetve a füstdetektorokban található amerícium-241-el, mivel a jelenleg használt plutónium-238-ból lassan teljesen kifogyunk. Mindkét radioaktív izotóp csak mesterségesen állítható elő, és a két legjobb jelölt radioizotópos termoelektromos generátorokba. A radioaktív bomlásból származó hőből (tehát nem hasadásból, ezek nem reaktorok) az RTG-k állítanak elő elektromosságot olyan űrszondákban, ahol napelemekkel nem lehet elég hatékonyan vagy kellő mennyiségben megtenni. Ezek tipikusan a nagy energiaigényű és/vagy Naptól távoli eszközök, mint a Voyagerek, Cassini, New Horizons, Curiosity vagy anno a Viking landerek.
A Cassini három RTG egysége esik át ellenőrzésen. Űrszondák, amikről hiányoznak a napelemek, ellenben megtalálható rajtuk ilyen fallosz henger, mind bomló plutóniummal üzemelnek.
A legjobb jelölt erre a 238Pu, ami a legjobb súly/kinyerhető-energia arányú izotóp, felezési ideje 87,7 év azaz pár tucat évig is elhajtja az űreszközt, és nem igényel komolyabb védőburkot. Ez utóbbi annak köszönhető, hogy az izotóp illetve hasadási termékei főleg alfa-sugárzást produkálnak, ami nagy energiasűrűségű, de kis áthatolóképességű.
Fizika 1x1: az alfa-sugárzás két proton két neutron együttese, azaz egy He-atommag. A béta egy elektron (vagy pozitron), ami atommagból szabadul ki, nem a körülötte keringő elektronfelhőből származik. Ez már kellemetlenebb: nagyobb áthatolóképességű és lefékeződésekor röntgensugárzást generálhat. A gamma kakukktojás: nem részecske*, hanem igen nagy energiájú elektromágneses sugárzás, a röntgenen is túl. Emellett reakciók néha neutron felszabadulásával is járhatnak.
(*ebben az értelmezésben)
Vörösen izzó plutónium-238, saját alfasugárzása fűti ilyen hőmérsékletre
Csakhogy az USA a nyolcvanas években leállíotta a 238Pu gyártását (ez az izotóp, ellentétben a 239Pu-val, nem való atombombába...), és 1993 óta az oroszoktól vásárolta az űrszondákban felhasznált anyagot, ezidáig összesen 16,5 kg-ot. Mivel a hasadóanyagokkal egy kategóriába esik, az igen szigorú szabályozás miatt többet mostanában nem is tudnak az oroszoktól beszerezni. A jelenlegi készlet a Curiosity után talán még egy küldetésre elég, és ennyi. Bár indultak kampányok a termelés újraindítására, mindeddig nem jártak túl nagy sikerrel: az izotóp előállítása igen költséges és meglehetősen lassú. Viszont ha teljesen kifogynak a készletek, akár egy évtizedbe is telhet, mire újra elegendő mennyiségben sikerül létrehozni.
Az ESA a fentiek miatt elkezdett alternatívákat keresni, hogy a huszas évben esedékes, NASA-val közös Jupiter-Europa misszió ne maradjon hoppon. A következő jelölt a 241Am, ami 432 éves felezési idővel rendelkezik. Ez egyrészt jóval hosszabb, akár évszázados élettartamot is biztosíthat, másrészt viszont adott energiamennyiséghez négyszer több üzemanyagot kell az űrszondára pakolni. Ha ennyi súlytöbblet még nem lenne elég, az amerícium esetében már szükség van némi ólomburokra is, az agresszívabb hasadási termékek miatt.
Ionizációs elvű füstdetektor belseje. Körülbelül 0,3 mikrogramm radioaktív izotópot tartalmaz. Nem veszélyes, mivel az alfa-sugárzást egy papírlap vagy 10 centi levegő is megállítja. Viszont le ne nyeljük.
Van viszont egy nagy előnye az amerícium-izotópnak: biztosított a folyamatos termelése, mivel ateljesen hétköznapi füstjelzők alapeleme. Az egyik működési elv, amivel füstdetektorok üzemelnek, az izotóp alfa-sugárzásán alapul: egy apró ionizációs kamrában (két elektróda köztött levegő) ezek a részecskék zárják az érzékelő áramkörét. Ha füstrészecskék jutnak a kamrába, elnyelik az alfa-sugárzás egy részét, lecsökkentve az áramot és beindítva a vészcsengőt. A ilyen kommerciális felhasználást az teszi lehetővé, hogy az izotóp előállítása sokkal egyszerűbb a plutóniuménál, közvetlenül kinyerhető elhasznált fűtőelemekből.
Az Európai Űrügynökség most kétfelé is kacsintgat: előkészít egy projektet házon belüli plutónium előállítására, illetve megkezdi az amerícium-alapú alternatíva vizsgálatát. Bármelyik lépést is válassza, jó üzletet csinálhat a NASA-nál: nekik orosz helyett európai űrszonda-üzemanyagot kell majd bevásárolniuk.
Ajánlott bejegyzések:
A bejegyzés trackback címe:
Kommentek:
A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.
Higany 2010.07.22. 20:49:22
