Jak bumerang

Fascynacja promieniotwórczością i energią jądrową trwa od ponad 100 lat. Podczas I wojny światowej produkowano zegarki z indeksami na tarczy malowanymi farbą zawierającą radioaktywny rad, co okazało się zgubne dla pań pracujących na stanowiskach produkcyjnych.

Po zakończeniu wojny zapanowała moda na lekarstwa promieniotwórcze, które miały być receptą na wiele chorób. Na pewno pomagały w przyspieszonym pozbyciu się włosów i zębów przez klientów. Po uruchomieniu pierwszych elektrowni jądrowych, w USA dostrzeżono możliwość wykorzystania małych reaktorów do zasilania domów, samochodów i samolotów. Samoloty wymagały zastosowania ciężkich osłon przed promieniowaniem, przez co ich ładowność spadała niemal do zera (reaktor ważył 16 ton i miał moc 3 MW, ołowiowa izolacja miała zaś masę 12 ton), a każde lądowanie mogło zakończyć się katastrofą. Z kolei samochody jądrowe miały wozić miniaturowe reaktory w przyczepach lub na pace. Łatwo wyobrazić sobie skutki wypadków drogowych z ich udziałem. Za to reaktory jądrowe zagościły na pokładach okrętów podwodnych, lotniskowców i niektórych statków, np. lodołamaczy, zapewniając im ogromną autonomię.

Próbowano również wykorzystać jądrowy napęd pulsacyjny podczas startów rakiet kosmicznych. Dzięki regularnym wybuchom jądrowym (nawet co sekundę, moc 0,1 – 20 kiloton) tuż za rakietą, byłaby ona popychana do przodu przez falę uderzeniową. Po kilku próbach eksperymentalnych badania
przerwano. Niewielkie źródła promieniotwórcze sprawdzają się za to znakomicie na pokładach misji i sond kosmicznych, które nie mogą bazować wyłącznie na bateriach słonecznych i awaryjnych akumulatorach. Znakomicie sprawdzają się w tej roli radioizotopowe generatory termoelektryczne, których źródłem energii elektrycznej jest pluton-238.

Tymczasem NASA i amerykański Departament Energii poszukują propozycji od przemysłu na budowę elektrowni jądrowych na Księżycu i Marsie w celu wsparcia planów ich eksploracji. Zamówienie ma objąć cały system: rakietę, lądownik i sam reaktor, które powinny zostać przygotowane do 2026 roku. Cały system ma być wyprodukowany i zmontowany na Ziemi, spełniać restrykcyjne wymogi bezpieczeństwa i zapewniać odpowiednie parametry techniczne (10 kW mocy elektrycznej przez 10 lat). Taka moc, zdaniem NASA, stanowi bezpieczne minimum niezbędne do zasilenia pojedynczej bazy księżycowej. Agencja twierdzi, że wszystkie elementy systemu są już zasadniczo dostępne, a najważniejszym zadaniem jest ich scalenie przez jednego partnera. Demonstracyjne rozwiązania powinny być gotowe w ciągu kilku miesięcy. Przewidziano, że lądownik księżycowy, który będzie pełnił rolę elektrowni, będzie testowany w ,,warunkach rzeczywistych’’ przez rok. Do udziału w projekcie zgłosiły się 22 firmy. Przygotowano również plan bezpiecznego wycofania obiektu z eksploatacji po zakończeniu 10-letniej misji.

Większym wyzwaniem jest ekspedycja na Marsa, która będzie wymagała czerech instalacji księżycowych dla sześcioosobowej załogi. W przeciwieństwie do wyprawy księżycowej nie ma bowiem możliwości wysłania na Marsa szybkiej misji ratunkowej dla astronautów pozbawionych energii. NASA wykluczyła możliwość bazowania wyłącznie na technologiach OZE, gdyż przeprowadzone symulacje z ich wykorzystaniem nie dały pozytywnych wyników bezpieczeństwa. Pojedyncza instalacja będzie wykorzystywała mały reaktor zasilający w ciepło silnik Stirlinga, który z kolei napędzi alternator. Silniki Stirlinga wymagają bardzo dużego układu odprowadzania ciepła do otoczenia, dlatego w chłodnej lokalizacji na Księżycu mają doskonałe warunki do pracy.

Wygląda na to, że energetyka jądrowa będzie nam jeszcze długo towarzyszyła, zarówno dzięki wykorzystaniu dużych reaktorów stacjonarnych, niewielkich, modułowych, bezobsługowych rektorów wysokotemperaturowych, jak też radioizotopowych źródeł energii dla potrzeb pojazdów i obiektów kosmicznych. Do czasu wynalezienie nowego, wydajnego, skalowalnego, czystego i bezpiecznego źródła energii nie mamy alternatywy dla zaspokojenia podstawowych potrzeb energetycznych misji kosmicznych. Energetyka jądrowa zdaje się wracać jak bumerang w sytuacjach zapotrzebowania na stabilne źródło energii.

Krzysztof Hajdrowski

Czytaj dalej