Лунният ядрен реактор на НАСА под критика: Китайски учени откриха сериозен недостатък

Екипът, който стои зад новия дизайн на китайския реактор, твърди, че неговият реактор ще работи по-дълго и ще бъде по-ефективен от предложения от НАСА.

Китайски ядрени инженери от Китайската национална ядрена корпорация (CNNC) откриха значителен конструктивен недостатък в лунния ядрен реактор на НАСА (Fission Surface Power или FSP). Според докладите само няколко незначителни корекции биха могли драстично да подобрят ефективността на тази система с невероятните 75% и да увеличат нейната мощност и дълготрайност.

Макар че инженерите признават, че реакторът FSP на НАСА е основополагащ, те изтъкват очевидни подобрения. Тези подобрения, твърдят инженерите, биха могли да изведат Китай напред в продължаващата надпревара за създаване на стабилни и устойчиви лунни бази.

Планираният реактор FSP на НАСА беше предложен в рамките на лунните инициативи на първата администрация на Тръмп и разчита на спектър от бързи неутрони без забавители. По това време НАСА поиска предложение за система, която може да работи автономно на борда на лунен спускаем апарат или роувър.

В първоначалното предложение също така се посочваше, че НАСА планира да тества реактори на делене на Луната, защото те са надеждни и могат да работят навсякъде, включително и през лунните нощи, които продължават седмици. НАСА също така искаше FSP да осигурява приблизително 40 киловата енергия, което е достатъчно за захранването на 30 домакинства за едно десетилетие на Земята.

Китайски инженери намериха недостатъци в дизайна на FSP на НАСА

Макар и компактен, предложените планове за реактора предполагат използването на цилиндрични уранови горивни пръти, които изискват високи нива на обогатяване и дебела берилиева защита за управление на интензивния неутронен поток.

Поради ограниченията, наложени от раздуването на горивото, реакторът е с ограничен срок на експлоатация от осем години. Това се отнася до физическото разширяване (увеличаване на обема) на ядреното гориво по време на работата на реактора, особено при продължително радиационно въздействие.

Плановете за FSP на НАСА също така разчитат на еднопосочни контролни цилиндри за регулиране на активността и не разполагат с новопредложените от китайския екип предпазни мерки за двойно спиране. „Нашата цел е да се конкурираме с FSP“, пишат Джао Шужи, главен конструктор на реактора в CNNC, и неговите колеги.

Интересно е да се отбележи, че новият китайски лунен реактор е заимствал някои идеи и от реактора TOPAZ-II, разработен в бившия Съветски съюз. Както се посочва в рецензираната статия на екипа, публикувана в китайското списание Atomic Energy Science and Technology, китайският лунен реактор може да генерира 40 киловата електрическа енергия в продължение на повече от десетилетие.

За разлика от проекта на НАСА, той използва пръстеновидни горивни пръти и итриевохидридни модератори (забавители), за да преодолее ограниченията, които са проблем за традиционните проекти. Според Джао и колегите му двустранният пръстеновиден горивен прът затваря гранулите от уранов двуокис в обвивка от неръждаема стомана, което позволява едновременното модериране на неутроните и отвеждане на топлината по вътрешната и външната повърхност.

Екипът отбелязва, че големите ядрени компании, включително американската компания Уестингхаус, могат бързо да произвеждат тези пръти. Стабилен при екстремни температури, итриевохидридният модератор свежда до минимум рисковете от изтичане на водород, които дестабилизираха предишните циркониевохидридни системи.

Малките подобрения могат да изведат Китай много напред

Това означава, че китайският реактор ще се нуждае само от тънък слой берилиеви рефлектори, които да улавят убягващите неутрони и да повишават ефективността. Според екипа двойните охлаждащи канали дават възможност за протичане на течния метал NaK-78 през вътрешните и външните горивни междини, като поддържат температурата в активната зона под 1 112 градуса по Фаренхайт (600 градуса по Целзий).

Три предпазни пръта от боров карбид и осем въртящи се барабана за управление осигуряват резервни механизми за изключване. Китайският проект може да постигне устойчиви верижни реакции само с 40,8 фунта (18,5 кг) уран-235, като преобразува бързите неутрони в топлинни чрез итриев хидрид.

Това е около една четвърт от 150-те паунда (70 кг), необходими за реактора на НАСА с бързи неутрони FSP. Постиженията на Китай биха могли да ускорят лунните му амбиции и да го изведат напред в установяването на трайни лунни операции.

Междувременно НАСА се сблъсква с бюджетни съкращения и намаляване на работната сила, което забавя лунните ѝ инициативи (като програмата Artemis).