Actualmente está en marcha una nueva carrera espacial, con seis o siete países y alianzas compitiendo por ser reconocidos como una potencia espacial del siglo XXI mientras se apresuran a construir una nueva generación de módulos de aterrizaje y vehículos espaciales en la luna. La NASA se está preparando para cumplir su promesa de establecer una presencia humana permanente en la superficie lunar. En virtud de un contrato con la Agencia Espacial del Reino Unido, la Universidad de Bangor en Gales está desarrollando un nuevo combustible nuclear para un microrreactor Rolls-Royce que alimentará un futuro puesto lunar tripulado para 2030.
Realizar misiones a largo plazo o construir en la luna Un obstáculo importante para establecer un puesto avanzado permanente fue la noche de luna de 14 días, cuando las temperaturas diurnas bajaban de 250°F (120°C) a -208°F (-130°C). Esta combinación de frío glacial y oscuridad significa que las máquinas y los puestos de avanzada deben depender de sistemas de energía nuclear para sobrevivir, y mucho menos funcionar. Para cualquier cosa que necesite realizar un trabajo real, eso significa reactores nucleares en lugar de generadores térmicos inalámbricos.
Estos reactores son diferentes de los grandes reactores convencionales utilizados en la Tierra que dependen de barras de combustible. En cambio, serán reactores muy pequeños construidos en fábrica que utilizarán el llamado combustible de partículas TRISO.
El combustible TRISO es una variación del combustible para reactores de lecho de guijarros que utiliza bolitas de combustible del tamaño de una bola de billar en lugar de barras de combustible. Lo que hace diferente al combustible Bangor TRISO es que las pastillas de combustible se reducen al tamaño de una semilla de amapola. Estas pastillas de combustible están hechas de uranio enriquecido, carbono y oxígeno mediante tecnología de impresión 3D, con el núcleo de uranio sellado en capas de carbono y cerámica.
A diferencia de las barras de combustible, estas partículas de combustible son muy fuertes y pueden soportar temperaturas muy altas y resistir daños causados por la irradiación de neutrones, la corrosión y la oxidación.
Dirigida por Simon Middleberg, profesor de materiales nucleares y codirector del Instituto de Futuros Nucleares de la Universidad de Bangor, la Universidad de Bangor está desarrollando combustible TRISO adecuado para reactores lunares desarrollado por empresas como Rolls-Royce. Podría utilizarse no sólo en reactores de potencia sino también en futuros sistemas de propulsión nuclear.
Lo importante del reactor de combustible TRISO es que su diseño es relativamente simple y puede enfriarse por aire simplemente colocándolo bajo la sombra de un radiador. paraguas en el sistema de refrigeración. Al operar a temperaturas más altas, estos reactores son más eficientes que los reactores tradicionales de agua a presión.
Durante la operación, las partículas de combustible se introducen en la parte superior del reactor. Cuando el combustible se agota, migra al fondo y se elimina el combustible gastado. Debido a que las temperaturas del reactor son altas, si la reacción es demasiado violenta, el aumento de calor inhibirá la reacción y devolverá el reactor a un nivel seguro.
"Este proyecto aprovechará la experiencia de nuestro Instituto de Futuros Nucleares en combustible nuclear y la aplicará a una de las aplicaciones más interesantes: la exploración espacial", dijo Middleberg. "En la luna y los cuerpos planetarios, con día y noche, ya no podemos depender del sol para obtener energía, por lo que se deben diseñar sistemas como pequeños microrreactores para sustentar la vida. La energía nuclear es actualmente nuestra única forma de alimentar distancias tan largas en el espacio. El combustible debe "
" Los destacados científicos e ingenieros del Instituto para el Futuro Nuclear están asumiendo este desafío, pero se necesitarán muchos más en los próximos años, y esperamos que la universidad La nueva especialización en ingeniería brindará una serie de oportunidades interesantes para los estudiantes que quieran seguir una carrera en estas apasionantes áreas de investigación y desarrollo".