Хибриден ядрен реактор с делене и синтез ще пробива ледовете на спътника Европа

През следващите няколко години американските и европейските космически агенции ще изпратят два робота да изследват Европа, ледената луна на Юпитер. Веднага щом космическите апарати пристигнат, те ще започнат да търсят следи от живот, които могат да се крият в океана, под ледената кора, която може да бъде с дебелина до 25 км. Вземането на проби съвсем няма да е лесно и затова физиците предлагат в Европа да се изпрати специално устройство, което може да управлява двата вида основни ядрени реакции.

Тази година Европейската космическа агенция възнамерява да изпрати автоматичната междупланетна станция JUICE към Юпитер, а догодина НАСА планира да изведе в космоса станцията Europa Clipper. Когато пристигнат до Европа през 2030 година, те ще започнат своето изследване на повърхността по време на първите мисии до ледената луна в покрайнините на Слънчевата система.

Тази и подобни мисии са включени в групата космически програми Planet-Oceans, която също предвижда изследване на Церера в главния астероиден пояс, спътниците на Юпитер (Калисто, Ганимед и Европа), на Сатурн (Титан, Енцелад и Диона), най-големия спътник на Нептун Тритон, Плутон и други небесни тела в пояса на Кайпер. Всички те вероятно имат вътрешни океани, нагрявани от гравитационното влияние на техните планети или от разпадането на радиоактивни елементи.

Основната трудност при изследването на тези светове е дебелината на ледената кора, която може да достигне 40 км. В Европа тя се оценява на от 15 до 25 км. Освен това сондата трябва да проникне в хидростатичен лед с различни примеси (амоняк, силикати), да може да комуникира с повърхността и да връща проби.

НАСА е проучила възможността за използване на сондажни или нагревателни сонди за пробиване на ледените щитове. По-точно, предложено е поставянето на ядрени инсталации, които ще генерират достатъчно топлина, за да стопят леда. Сега, екип от учени, ръководен от физика Тереза Беньо от изследователския център Джон Глен предложи много по-различен метод, който не се базира на радиоактивни изотопи, съобщава изданието Universe Today.

Методът на решетъчния ядрен синтез, описан в съвсем нова научна статия от 2020 година, предвижда протичането на ядрена реакция на синтез във вътрешността на метална решетка, пълна с деутериево гориво при стандартната температура на околната среда. Създаденото налягане в решетките е милиард пъти по-голямо от това в токамаците. Този процес дава възможност да се получи ефект на бързо делене при използването на решетки от обеднен уран, торий или ербий в матрица от разтопен литий. Едновременно с това се постига и производството на по-енергийни неутрони, които се образуват от паралелно протичащата реакция на синтез.

В резултат на това хибридният реактор на синтез/бързо делене ще бъде значително по-малък от конвенционалния ядрен реактор. А топлината от реактора ще позволи на сондата чрез разтопяване да си проправи пътя към океана, лежащ под ледената кора.

Този ядрен реактор от съвсем нов тип може да бъде поставен на спускаемия модул на НАСА и след неговото предвидено усъвършенстване той може да се използва за осигуряване на електрическа енергия за дългосрочни космически мисии.