РИТЭГи и дефицит плутония 238

[zeaman]

В качестве ликбеза    технология обогащения урана. Обогащение урана: Ирану удалось освоить технологии,недоступные для США
Подробнее: http://nvo.ng.ru/armament/2012-09-14/8_uran.html

"...Однако есть в этих центрифугах некий русский секрет, который не то что воспроизвести, даже понять, в чем он состоит, никто не может..."

"...Все те тонны иранского обогащенного урана, которыми пугают обывателя зарубежные, да и отечественные СМИ, на самом деле являются тоннами гексафторида урана. Судя по имеющимся данным, Иран пока даже не приблизился к производству металлического урана ..."


"... из него восстанавливают металлический уран при помощи кальция или магния. Владеет ли Иран этими технологиями, неизвестно. Вероятнее всего, нет ..."



"..Но все помалкивают, что на центрифужных обогатительных заводах получают вовсе не обогащенный уран. На выходе там имеют газообразный гексафторид урана. А из газа бомбу не сделать..."

[Salo]

http://www.spacenews.com/civil/121004-russian-export-exomars.html

Thu, 4 October, 2012
Russian Export Rules Force Changes to 2016 ExoMars Mission
By Peter B. de Selding

 NAPLES, Italy — Russian export control procedures made it impossible for Europe's ExoMars mission in 2016 to employ a Russian nuclear heater that would have permitted the ExoMars lander to operate for two years on the martian surface, the ExoMars prime contractor said Oct. 3.

 Instead of functioning as a ground-based weather monitor for a full martian year, the European-built lander will be limited to providing data as it parachutes to the Mars surface and then for around four martian days —eight Earth days — until its batteries deplete.

 In what they described as a Russian regulatory regime that resembles the U.S. ITAR — International Traffic in Arms Regulations — ExoMars managers have been forced to return to their original lander design.

 In separate briefings here at the 63rd International Astronautical Congress, ExoMars prime contractor Thales Alenia Space and Italian Space Agency President Enrico Saggese said scrapping the 100-watt Russian radioisotope thermoelectric generator (RTG) has its positive aspects as well.

 Saggese said ongoing concerns about the effects of the RTG's steady release of heat during the 2016 voyage to Mars orbit would force a redesign of the mission to protect the telecommunications and trace gas orbiter, which is the main payload.

 Saggese said Oct. 3 that eliminating the RTG also makes less complicated the 2016 mission's construction in what already was a tight schedule. For example, the RTG would have been integrated into the entry, descent and landing package in Russia, not in Europe, in preparation for a launch aboard a Russian Proton rocket.

 The Russian space agency, Roscosmos, is expected to confirm its participation in ExoMars by late November. ExoMars includes a 2018 launch of a European rover vehicle and a Russian-European entry, descent and landing package.

 The Italian Space Agency is the biggest contributor to ExoMars, a European Space Agency mission that backers say appears to have found sufficient support to move forward on the 2016 and 2018 launches — assuming Roscosmos confirms its participation.

 Vincenzo Giorgio, ExoMars project manager at Thales Alenia Space, said Russian authorities had signaled their willingness to provide the RTG for the 2016 mission pending final approval from Russia's technology export authorities.

 Giorgio said the European team already had redesigned the 2016 mission to protect the orbiter from the RTG-produced heat during flight. But Russian authorities subsequently informed the ExoMars team that final authorization would not arrive before next February — too late to meet the ExoMars 2016 schedule.

 Giorgio agreed with Saggese that removing the RTG does help the 2016 mission keep to its schedule, but said the cost in terms of lost scientific return is high.

[Chilik]

Russian Export Rules Force Changes to 2016 ExoMars Mission

Какой-то психоз административный.
Или попытка прикрыть плохими русскими собственный зад.
Всё вполне решаемо, запрета нет, есть необходимость получить разрешение. Для этого нужно собрать уйму бумажек со всех сторон. Кто-то этого вовремя не сделал. И если РИТЭГ монтируется на аппарат уже на Байконуре, то с правильно оформленной заявкой должно быть всё просто: ведь изделие не покидает таможенной территории РФ.
Короче, непонятно мне.
Проблема решается просто (хотя и через жу): выходом на Ковальчука, а через него на Путина. Проект международный, он к этим делам достаточно уважительно относится, тем более с Италией (не Германия, но почти).

[Mark]

Российская атомная отрасль обеспечит создание безопасных РИТЭГов для космических аппаратов[/size]
12 октября 2012

11 октября 2012 года в НИИТФА в рамках конференции «Радиационные технологии – достижения и перспективы» состоялось секционное заседание на тему «Радионуклидная энергетика», посвященное одному из направлений радиационных технологий – использованию излучения радиоактивных изотопов в качестве источника энергии.

С докладом, посвященным обзору состояния зарубежной и отечественной радионуклидной энергетики космического назначения, выступил представитель РФЯЦ-ВНИИЭФ Борис Дербутович, который, в частности, подробно рассказал о многочисленных степенях защиты, применяемых в космических источниках энергии. В частности, в стандартных американских термоэлектрических элементах каждая таблетка из диоксида плутония-238 покрывается изолирующей оболочкой, сборка из двух таблеток покрывается еще одной оболочкой из углерод-углеродных композитов, а капсула из двух таких сборок покрывается третьей защитной оболочкой, т.е. существует трехслойная степень защиты. Аналогично решаются задачи безопасности и космических РИТЭГов нового поколения и в России. Термоэлектрический генератор «Ангел» на основе теплового блока «Пантера», разработанный в 1990-е годы в НПП «БИАПОС», которое было основано сотрудниками НИИТФА, имеет несколько защитных слоев, окружающих тепловыделяющее ядро из радиоактивного материала).

Дербутович также рассказал, что, если в США в качестве основного источника энергии в космических РИТЭГах изначально использовался плутоний-238, то в СССР длительное время (в частности, на «Луноходах») использовался полоний-210, преимуществом которого является простота получения, но недостатком является высокая токсичность. Поэтому в новых российских РИТЭГах был сделан выбор в пользу плутония-238, который, будучи альфа-излучателем, представляет опасность для человека только в случае попадания его вовнутрь организма. При этом в случае попадания диоксида плутония в пищеварительный тракт он выводится в течение нескольких суток, и действительную опасность представляют лишь частицы PuO2 размером менее 0,1 мкм, которые, способны образовывать аэрозольную фракцию и в случае попадания в легкие останутся там навсегда. Докладчик, однако, привел результаты исследований, что как при производстве топливных элементов, так и при любых возможных аварийных ситуациях, количество образующейся аэрозольной фракции PuO2 будет настольно мало, что опасений для организма не представляет.

С интересными докладами выступили представители ВНИИЭФ Нина Кушнир и Сергей Кузовков, рассказавшие об исследованиях (проводившихся совместно с НПО им.Лавочкина) о безопасности разработанных РИТЭГов на предмет их поведения как во время штатных ситуаций (различные условия транспортировки, перегрузки при старте), так и во время различных аварийных ситуаций при их запуске (пожар на старте, невыход на орбиту, падение на твердую поверхность, падение в океан, тепловые нагрузки при входе в атмосферу и др.). По результата испытаний, безопасность РИТЭГов можно считать подтвержденной – при всех возможных гипотетических аварийных ситуациях выход радиоактивного вещества в окружающую среду исключен.

В настоящее время разработаны РИТЭГи для космической аппаратуры мощностью 120 Вт и 6,5 Вт (такая, казалось бы, маленькая мощность является вполне достаточной в связи с постоянным совершенствованием аппаратуры и уменьшением ее энергопотребления). Интерес к ним проявляют самые разные стороны – начиная с Китая и Индии, которые только планируют свои лунные программы и заинтересованы в покупке у России готовых топливных элементов, и заканчивая США, которые практически исчерпали свой запас плутония-238, оставшегося от оборонных программ, и заявляли об интересе к приобретению российского плутония, запасы которого имеются на ПО «Маяк». Ряд выступающих высказывали пожелания, чтобы, не исключая взаимовыгодного международного сотрудничества, тем не менее использовать российские наработки и ядерные материалы в первую очередь для своей собственной российской космической программы.

Пока основным недостатком разрабатываемых РИТЭГов является их низкий КПД. Их энергетическая эффективность составляет порядка 1 Вт на 1 г плутония, однако за счет многослойных систем защиты этот показатель снижается на два порядка. Кроме того, сам термоэлектрический принцип получения энергии недостаточно эффективен – КПД составляет порядка 6-7%. Один из вариантов решения этой проблемы изложил в своем докладе представитель ГНЦ ТРИНИТИ Анатолий Филиппов, предложивший радиоизотопный источник тока на «фотовольтаическом принципе». Смысл рацпредложения заключается в том, что излучение ряда изотопов при взаимодействии с атомами ксенона порождает оптическое излучение, которое с помощью фотоэлектрических элементов преобразуется в электричество. КПД такого способа получения энергии может быть в 5-10 раз больше, чем в случае РИТЭГов. Уже в 2013 года разработчик обещает создание опытных образцов топливного элемента, основанного на данной технологии

http://www.atomic-energy.ru/news/2012/10/12/36650

[pkl]

Пока основным недостатком разрабатываемых РИТЭГов является их низкий КПД. Их энергетическая эффективность составляет порядка 1 Вт на 1 г плутония, однако за счет многослойных систем защиты этот показатель снижается на два порядка. Кроме того, сам термоэлектрический принцип получения энергии недостаточно эффективен – КПД составляет порядка 6-7%. Один из вариантов решения этой проблемы изложил в своем докладе представитель ГНЦ ТРИНИТИ Анатолий Филиппов, предложивший радиоизотопный источник тока на «фотовольтаическом принципе» ... КПД такого способа получения энергии может быть в 5-10 раз больше, чем в случае РИТЭГов...

http://www.atomic-energy.ru/news/2012/10/12/36650

30-70% :?:  :?:  :?: В 30% я ещё поверю. Но чтобы 60-70% :?:  :roll:

[Chilik]

Пока основным недостатком разрабатываемых РИТЭГов является их низкий КПД. Их энергетическая эффективность составляет порядка 1 Вт на 1 г плутония, однако за счет многослойных систем защиты этот показатель снижается на два порядка. Кроме того, сам термоэлектрический принцип получения энергии недостаточно эффективен – КПД составляет порядка 6-7%. Один из вариантов решения этой проблемы изложил в своем докладе представитель ГНЦ ТРИНИТИ Анатолий Филиппов, предложивший радиоизотопный источник тока на «фотовольтаическом принципе» ... КПД такого способа получения энергии может быть в 5-10 раз больше, чем в случае РИТЭГов...

http://www.atomic-energy.ru/news/2012/10/12/36650

30-70% :?:  :?:  :?: В 30% я ещё поверю. Но чтобы 60-70% :?:  :roll:

Может быть, надо учитывать ещё выделенное жёлтым?

[Имxотеп]

Один из вариантов решения этой проблемы изложил в своем докладе представитель ГНЦ ТРИНИТИ Анатолий Филиппов, предложивший радиоизотопный источник тока на «фотовольтаическом принципе». Смысл рацпредложения заключается в том, что излучение ряда изотопов при взаимодействии с атомами ксенона порождает оптическое излучение, которое с помощью фотоэлектрических элементов преобразуется в электричество. КПД такого способа получения энергии может быть в 5-10 раз больше, чем в случае РИТЭГов. Уже в 2013 года разработчик обещает создание опытных образцов топливного элемента, основанного на данной технологии

На ту же тему cм статью 2000 года "Радиоактивные изотопы в качестве источника энергии в фотовольтаической ядерной батарее на основе плазменно-пылевых структур":

Коэффициент полезного действия фотовольтаического преобразователя при правильном подборе длины волны фотонов может достигать 70%; КПД конверсии ядерной энергии в световое излучение может достигать 50%. Таким образом полный КПД системы может составить величину порядка 35%, что в 3

[pkl]

Да, последняя цифра более реалистична. А сколько там стирлинги обещают?

[instml]

Small Reactor for Deep Space Exploration

Опубликовано 29.11.2012 пользователем LosAlamosNationalLab

This is the first demonstration of a space nuclear reactor system to produce electricity in the United States since 1965, and an experiment demonstrated the first use of a heat pipe to cool a small nuclear reactor and then harvest the heat to power a Stirling engine at the Nevada National Security Site's Device Assembly Facility confirms basic nuclear reactor physics and heat transfer for a simple, reliable space power system.

[KBOB]

Имxотеп пишет:

Один из вариантов решения этой проблемы изложил в своем докладе представитель ГНЦ ТРИНИТИ Анатолий Филиппов, предложивший радиоизотопный источник тока на «фотовольтаическом принципе». Смысл рацпредложения заключается в том, что излучение ряда изотопов при взаимодействии с атомами ксенона порождает оптическое излучение, которое с помощью фотоэлектрических элементов преобразуется в электричество. КПД такого способа получения энергии может быть в 5-10 раз больше, чем в случае РИТЭГов. Уже в 2013 года разработчик обещает создание опытных образцов топливного элемента, основанного на данной технологии

На ту же тему cм статью 2000 года "Радиоактивные изотопы в качестве источника энергии в фотовольтаической ядерной батарее на основе плазменно-пылевых структур" :
[quote:15872e5a4d]Коэффициент полезного действия фотовольтаического преобразователя при правильном подборе длины волны фотонов может достигать 70%; КПД конверсии ядерной энергии в световое излучение может достигать 50%. Таким образом [color=yellow:15872e5a4d]полный КПД системы[/color:15872e5a4d] может составить величину [color=yellow:15872e5a4d]порядка 35%[/color:15872e5a4d], что в 3

 http://en.wikipedia.org/wiki/Optoelectric_nuclear_battery

Disadvantages
 

[/li]
• High price of the radionuclides.
  
• High-pressure (up to 10 MPa (100 bar)) heavy containment vessel.
  
• A failure of containment in this form of device would release high-pressure jets of finely divided radioisotopes, forming an effective Dirty Bomb.
  

The inherent risk of failure is likely to limit this device to space-based applications, where the finely divided radioisotope source is only removed from a safe transport medium, and placed in the high-pressure gas, after the device has left Earth orbit.

Ну усё понятно.

[Seerndv]

http://www.youtube.com/watch?v=KobRfGqlpGc&feature=player_embedded#t=0s
Американцы представили ядерный мини-реактор для полетов в космос
Специалисты Лос-Аламосской национальной лаборатории (США) продемонстрировали новую концепцию надежного ядерного реактора для космических полетов и внеземных баз.

Новый реактор имеет предельно простую конструкцию. В ядре реактора находится цилиндр диаметром около 10 см с 22,5 кг топлива – урана. Цилиндр оснащен поглотителем нейтронов из карбида бора, который управляет реакцией распада и регулирует тепловыделение. Тепло от деления урана отводится с помощью 8 простых теплоотводных трубок, похожих на те, что установлены на кулерах современных компьютерных процессоров. Движение жидкости внутри трубок приводит в движение небольшие двигатели Стирлинга весом около 1,3 кг каждый, которые вырабатывают в общей сложности до 500 Вт энергии. Преимущество нового двигателя в исключительной простоте (нет ни ненадежных насосов, ни капризных систем охлаждения, ни сложной электроники), возможности использования относительно безопасного и дешевого урана вместо плутония, а главное – исключительно большой срок работы реактора на одной заправке.

Кроме того, реакторы можно собирать в модули, повышая общую мощность энергоустановки в зависимости от целей применения: от электрореактивного двигателя космического корабля до питания марсианской базы.

Интересно, что проект по созданию прототипа нового реактора был реализован всего за 6 месяцев и обошелся по меркам НАСА почти бесплатно – в 1 млн долл.

Адрес новости: http://www.cnews.ru/news/line/index.shtml?2012/11/29/511313

[Чебурашка]

Первая за последние 25 лет партия Плутония-238  произведена в США

DOE Has Resumed Production of Pu-238

[instml]

США возобновили производство плутония для космических аппаратов

МОСКВА, 15 мар — РИА Новости. Соединенные Штаты после 25-летнего перерыва возобновили производство неоружейного плутония, который будет использоваться в радиоизотопных источниках энергии для космических аппаратов, которым не хватает энергии от солнечных батарей, сообщает Discovery News.
Специалисты НАСА с 1970-х годов используют плутоний-238 для обеспечения энергией дальних космических миссий, которые работают на таком расстоянии от Солнца, где солнечные батареи теряют свою эффективность. Радиоизотопные источники на базе плутония до сих пор снабжают энергией зонды "Вояджер-1" и "Вояджер-2", запущенные более 30 лет назад, они обеспечивают работу аппарата "Кассини" и марсохода Curiosity.
США производили собственный плутоний до конца 1980-х годов, до тех пор, пока министерство энергетики не прекратило работу реактора в Южной Каролине по соображениям безопасности. После этого НАСА получало плутоний из России. В частности "ядерная батарейка" на борту Curiosity сделана из российского плутония. Однако поставки плутония из России прекратились в 2010 году, и министерство энергетики совместно с НАСА пытались возродить собственное производство.
Теперь специалистам Окриджской национальной лаборатории удалось успешно получить плутоний путем облучения нептуния в реакторе. "Это большой шаг вперед... Мы ожидаем, что после того, как мы войдем в график, мы будем производить до 1,5 килограмма плутония в год", — сказал Джим Грин (Jim Green), руководитель планетологического отделения НАСА.
С помощью свежего плутония специалисты рассчитывают "обновить" старые запасы, которые еще есть в распоряжении НАСА. При добавлении 1 килограмма свежего плутония на 2 килограмма старого ученые получат нужную плотность энергии. Среди миссий, которые ждут своих радиоизотопных источников — новый марсоход, который НАСА планирует запустить в 2020 году.

http://ria.ru/science/20130315/927436564.html

[Salo]

http://www.spaceflightnow.com/news/n1303/20pu238/#.UUo26je55eE

U.S. laboratory produces first plutonium in 25 years
BY STEPHEN CLARK
SPACEFLIGHT NOW
Posted: March 20, 2013

HOUSTON -- For the first time in 25 years, the United States is producing plutonium fuel to power spacecraft on missions beyond Earth, replenishing a dwindling stockpile to supply NASA's next Mars rover and other proposed probes.


Photo of a pellet of plutonium-238. Credit: U.S. Department of Energy
 
"This is a major step forward," said Jim Green, head of NASA's planetary science division.

NASA uses plutonium when solar arrays are unable to power spacecraft visiting the outer solar system. Nuclear generators have powered 27 U.S. space missions over the last five decades, enabling exploration of the sun, the moon, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus and Neptune. NASA's Curiosity rover exploring Mars is powered by plutonium, and the New Horizons probe, another nuclear-powered mission, is cruising toward Pluto for an encounter in 2015.

The milestone comes after Congress and the White House struggled to restore funding to artificially create plutonium-238, the special non-weapons grade isotope used to generate electricity for space missions.

The U.S. Department of Energy is overseeing the plutonium production project at Oak Ridge National Laboratory in Tennessee, and NASA is the chief customer of the effort.

The agencies intended to divide the costs of restarting plutonium-238 production, which ended in 1988. But Congress refused to appropriate the Energy Department's share of the plutonium funding, leaving only NASA's half of the money to pay for production.

The Energy Department produced the plutonium in existing facilities at Oak Ridge to save costs.

"They have developed a series of processes that have encapsulated neptunium-237 and put it in a reactor at Oak Ridge, irradiated it for a month, and now the analysis is clear that we did indeed generate plutonium," Green told a meeting of Mars scientists in late February.

So far, the experiments at Oak Ridge's High Flux Isotope Reactor are only producing small amounts of plutonium-238, Green told attendees at the 44th Lunar and Planetary Science Conference near Houston.

Green said Energy Department officials are developing procedures to safely handle larger quantities of plutonium-238.

"We expect reports back from them later this year on a complete schedule that would put plutonium-238 on track to be generated at about a kilogram-and-a-half (3.3 pounds) or so a year," Green said.

But it could take five years for enough plutonium to be produced to put in a spacecraft, according to NASA.


Diagram of a Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator like the unit powering the Curiosity rover on Mars. Credit: NASA
 
The Energy Department has lost some of its aging plutonium supply due to radioactive decay.

Scientists will blend one kilogram of the new plutonium with every two kilograms of older material to create a mixture with the appropriate energy density for space applications, according to Green.

"Things are looking really good for us to be able to start resupplying plutonium into our stockpiles," Green said.

The Energy Department does not disclose how much plutonium it has in storage, but the Aerospace Industries Association says the stockpile will be exhausted after one more large flagship-class nuclear-powered space mission.

NASA plans to launch a copy of the Curiosity Mars rover in 2020, and the robot will likely be powered by a Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator, or MMRTG. Each MMRTG includes about 8 pounds of plutonium and converts the heat of the isotope's radioactive decay into electricity.

The space agency's solar system exploration program has been scaled back in recent years. NASA has deferred development of a plutonium-powered robotic mission to Europa, and other probes requiring nuclear fuel could use a more efficient electrical generator using less plutonium than the MMRTG.

But with the Energy Department's supply of plutonium-238 nearly depleted, any NASA mission to the outer solar system would be grounded without new plutonium production.

The U.S. government purchased much of Russia's plutonium-238 stockpile, taking deliveries from 1992 until the late 2000s before Russia stopped exporting the material.

[instml]

Presentations from the Monday night NASA HQ briefing by Jim Green and John Grunsfeld are now available.

http://www.lpi.usra.edu/meetings/lpsc2013/events/highlighted/Green_LPSC.pdf

ASRG and Pu-238 Production

Two ASRG flight units (F1 and F2) will be completed in 2016

Но непонятно на какой КА их можно будет поставить. По текущим планам, ставить некуда, поэтому модули ASRG отправятся на хранение.

[instml]

http://solarsystem.nasa.gov/rps/home.cfm

http://solarsystem.nasa.gov/rps/asrg.cfm



Engineering test unit for the Advanced Stirling Radioisotope Generator (ASRG)

Fact sheet: ASRG - Advanced Stirling Radioisotope Generator (PDF, 627 KB)

[instml]

http://www.wired.com/wiredscience/2013/09/plutonium-238-problem/
http://www.planetary.org/blogs/casey-dreier/2013/20130920-pu-238-is-crucial-for-space-exploration-and-we-are-almost-out.html

[АниКей]

 http://hi-news.ru/space/chtivo-nexvatka-zapasov-plutoniya-238-stavit-pod-ugrozu-issledovanie-kosmosa.html

... Мы крайне зависимы от плутония-238 — топлива, которое в значительной степени производится в качестве побочного продукта изготовления ядерного оружия. Но есть проблема.
Запасы почти исчерпаны.
 

«Нам хватит, чтобы дотянуть до конца этого десятилетия. Вот и все», — говорит Стив Джонсон, химик-ядерщик из Национальной лаборатории Айдахо. И это не только американские резервы. Запасы кончились почти на всей планете.

...

[voland]

 А это правда?

[KBOB]

Вроде возобновили производство в этом году.
http://universetoday-rus.com/blog/2013-03-22-1065