РИТЭГи и дефицит плутония 238

[SFN]

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

статья ссылается на презентацию Грина, где прописаны планы по восстановлению производства. До производства еще не дошло.
http://www.lpi.usra.edu/meetings/lpsc2013/events/highlighted/Green_LPSC.pdf
ASRG and Pu-238 Production
Advanced Stirling Radioistope Generator (ASRG)
•After Discovery 12 selection, working to identify next ASRG mission
–Expectation is that Discovery 13 will provide similar opportunities to test mission enabling technologies (ie: ASRG, NEXT...)
•Two ASRG flight units (F1 and F2) will be completed in 2016
–The completed flight units will go into bonded storage, unfueled, pending a mission decision for flight use Plutonium-238
•Technology demonstration activities include:
–A qualified Neptunium-237 target for irradiation in the High Flux Isotope Reactor (First Np-237 targets irradiated)
–A qualified process for post-irradiation target processing
–A qualified Pu-238 product
–A project plan for scale-up to full-scale production at 1.5-2.0 kg/year
•Project baseline and confirmation by December 2013

[pkl]

С ленты новостей:

Главная / Новости
19.11.2013
NASA отказалось от проекта радиоизотопного генератора Стирлинга
Национальное управление по воздухоплаванию и исследованию космического пространства (NASA) США отказалось от разработки улучшенного радиоизотопного генератора Стирлинга (ASRG), сообщает Planetary News. Такие генераторы, использующие энергию распада плутония-238, позволили бы космическим аппаратам совершать полеты в глубоком космосе. Поводом для закрытия проекта стало сокращение финансирования ряда космических программ NASA.

 Еще одним поводом для закрытия проекта стали увеличившиеся объемы поставок плутония-238, необходимого для работы уже существующих радиоизотопных генераторов. Все оборудование и данные исследований по проекту ASRG будут переданы в Центр исследований Гленна для дальнейшей разработки и изучения технологии Стирлинга. При этом в целом проект больше не будет приоритетным на ближайшие несколько лет.

 В перспективе при изучении дальнего космоса NASA намерено использовать многоцелевые радиоизотопные термоэлектрические генераторы (MMRTG), которые уже прошли проверку несколькими полетами, пишет Lenta.ru.

 К.И.

Всё, кончился дефицит и стирлинги стали не нужны! А жаль, интересная была технология.

[vlad7308]

а чего в них такого уж особо интересного?

[Salo]

http://www.spaceflightnow.com/news/n1311/19asrg/#.Uoun2Cc2NeI

NASA ends production of new nuclear power generator
BY STEPHEN CLARK
SPACEFLIGHT NOW
Posted: November 19, 2013

 NASA has decided to stop development of an improved lightweight plutonium power generator, blaming budget constraints and a diminished need for a high-efficiency nuclear power source with the restart of U.S. plutonium production, officials said Sunday.

File photo of a pellet of plutonium-238. Credit: U.S. Department of Energy
 
 "We have more plutonium in our science stockpile than was anticipated, such that we don't have the same need," said John Grunsfeld, head of NASA's science mission directorate.
Jim Green, director of NASA's planetary science division, revealed the decision to stop development of Advanced Stirling Radioisotope Generator flight units in a notice to the science community released Friday.
The space agency needs plutonium to fuel power generators on deep space missions that fly too far fr om the sun to produce electricity with solar panels. NASA's Curiosity rover on Mars, the Cassini spacecraft at Saturn, and the New Horizons probe cruising to a flyby of Pluto are powered by plutonium.
The U.S. government's stockpile of plutonium-238, the special non-weapons grade isotope used to generate electricity for space missions, declined since production of the material stopped in 1988. Forced to ration the leftover plutonium-238, NASA started working on a next-generation nuclear generator that could run on less fuel.
The ASRG is designed to generate more electricity per pound of plutonium-238.
Each ASRG creates between 130 and 140 watts of electricity with 1 kilogram, or about 2.2 pounds, of plutonium-238. More than four times more plutonium would be required to generate the same power in an existing RTG, according to the Energy Department.

Diagram of an Advanced Stirling Radioisotope Generator. Credit: NASA
 
 After several studies and a struggle to obtain sufficient funding to restart plutonium-238 production, the U.S. Department of Energy generated tiny quantities of plutonium-238 earlier this year at Oak Ridge National Laboratory in Tennessee.
"The advanced Stirling technology was sel ected to take advantage of its increased efficiency over the Multi-Mission Radioisotope Thermal Generator (MMRTG), since the supply of plutonium-238 was limited at the time," Green wrote. "Now, with the restart of the Pu-238 production project this year, we expect to have a sufficient supply of Pu-238 for radioisotope power well into the future."
NASA has said the plutonium production rate will be ramped up to about 1.5 kilograms, or 3.3 pounds, yielding enough material to put on a space mission by about 2019.
"We made the decision, based partly on cost and budget, and also on need, to stick with the MMRTGs," Grunsfeld said Sunday. "They need more plutonium, but with the new supply we have that. Then [we can] use our limited budget to fund missions going forward with the MMRTGs."
NASA has directed the Energy Department, which manages the nuclear generator procurement, to end work on the ASRG flight units, according to Green's letter.
 
NASA science chief John Grunsfeld. Credit: NASA/Bill Ingalls
 
 Lockheed Martin Corp. was under contract for development, fabrication and testing of the ASRG ground and flight units. The Stirling convertor was being developed by Sunpower Inc. of Ohio.
The Energy Department does not disclose how much plutonium it has in storage, but the Aerospace Industries Association says the existing stockpile, which was purchased fr om Russia, 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 an MMRTG. Each MMRTG includes about 8 pounds of plutonium and converts the heat of the isotope's radioactive decay into electricity.
The space agency said ASRG developmental hardware will be transferred to NASA's Glenn Research Center in Ohio for continued research and development.
"For future planetary missions that require radioisotope power systems the flight-proven MMRTG will be made available," Green wrote. "It is important to note that the MMRTG and the ASRG were designed to provide the approximately the same electrical power output."
But the ASRG was lighter and was optimized for smaller spacecraft, such as probes developed under NASA's cost-capped Discovery and New Frontiers programs. Discovery and New Frontiers missions fly more often than flagship-class planetary programs, such as Cassini, Curiosity and the 2020 Mars rover.

An ASRG engineering unit. Credit: NASA
 
 Unlike the MMRTG, the Stirling generator design includes moving parts, raising concerns the power device could wear out and lim it the life of a spacecraft. Once described by NASA as a "mission-enabling capability," the ASRG consists of highly-efficient Stirling engines coupled with linear alternators.
The MMRTG design uses solid-state thermocouples to convert the plutonium's heat energy into electricity.
"As far as impacts on planetary missions, it means you have to engineer your missions differently," Grunsfeld said. "They may weigh a little bit more, they may have a little bit higher mass, but as far as power levels, we should be able, in principle, to support nearly all the missions that we would with the ASRGs."
NASA made two ASRG flight units available in the last Discovery competition, and two of three finalist missions submitted by scientists relied on the next-generation nuclear technology for electricity. But the agency ultimately selected the solar-powered InSight Mars lander for launch in early 2016.
Officials wanted to complete a flight demonstration of ASRGs on a relatively inexpensive Discovery-class mission before committing the new technology to a more costly flagship probe.
At the time of the InSight selection, NASA said it would made the ASRGs available again in the next Discovery competition, which would choose another planetary mission for launch no earlier than 2020.

Follow Stephen Clark on Twitter: @StephenClark1.

[Salo]

vlad7308 пишет:
а чего в них такого уж особо интересного?

КПД

[pkl]

Сырьевое изобилие - тормоз прогресса. Везде и всегда! :|  

[vlad7308]

Salo пишет:

vlad7308 пишет:
а чего в них такого уж особо интересного?

КПД

это понятно
но область применения у них слишком узкая

[pkl]

Почему узкая? Все зонды в дальний космос могут оснащаться такими устройствами.

[vlad7308]

pkl пишет:
Почему узкая? Все зонды в дальний космос могут оснащаться такими устройствами.

"все зонды в дальний космос" - это и есть узкая  
и даже с ними похоже не все так просто

на сколько я понимаю, удельная мощность (Вт/кг) у таких агрегатов не сильно выше, чем у обычных РИТЭГов. То есть - выше, но не на порядки, по крайней мере для искомой номинальной мощности в сотни ватт.

А сложность и "ломкость" - выше на порядки.
вот и выходит, что оборудовать дальние зонды агрегатами на основе стирлинга имеет смысл только при большом недостатке плутония

[Имxотеп]

vlad7308 пишет:
на сколько я понимаю, удельная мощность (Вт/кг) у таких агрегатов не сильно выше, чем у обычных РИТЭГов. То есть - выше, но не на порядки, по крайней мере для искомой номинальной мощности в сотни ватт.

Как ни крути, а игрушка полезная. Для сравнения
ASRG: масса - 25 кг, электрическая мощность - 140 W, 0.8-1 кг плутония
MMRTG: масса - 45 кг, электрическая мощность - 125 W, 4.8 кг плутония
GPHS-RTG: масса - 57 кг, электрическая мощность - 300 W, 7.8 кг плутония
То бишь удельная мощность ASRG ровно вдвое больше, чем у MSL'вского MMRTG. Да, не на порядки, но тоже, знаете, немало. Можно было бы поставить на марсоход лишние 20 кг научной аппаратуры, а это уже совсем новое качество.
А так да. При условии изобилия плутония старинные GPHS действительно мало чем хуже. Если еще термофотовольтаическими преобразователями обклеить, так даже лучше будут. Ниша ASRG - маломощные легкие РИТЭГи, которые нужны только в очень специальных случаях, навроде посадочного зонда на Титан. А так как на Титан больше никто не собирается, надобность в ASRG отпала окончательно.

[Чебурашка]

У этого ASRG есть фатальный недостаток - наличие движущихся частей, что делает его потенциально менее надёжным


Картинка взята отсюда Radioisotope Power Systems (RPS) Program

[pkl]

Но если устройство не рассчитано на работу на десятилетия, то это не такой уж большой недостаток. В тех случаях, когда у нас довольно активный аппарат, допустим, марсоход с буровой, срок службы не так важен, как более высокая удельная мощность. Также это имеет значение, если у нас ограничения по массе - обычные РИТЭГи тяжелее при той же мощности.

[vlad7308]

все это верно
но зачем повторять то же самое по пять раз?

[Сергио]

Имxотеп пишет:
 Можно было бы поставить на марсоход лишние 20 кг научной аппаратуры, а это уже совсем новое качество....

а на него залили лишние 120 кг топлива для крана, и в день посадки извинялись.

[ааа]

http://www.warandpeace.ru/ru/reports/view/85731/

Когда НАСА перестанет летать в дальний космос?
28.11.13 17:10   Наука, техника, образование

Александр Березин — 25 ноября 2013 года

Планетологическое подразделение НАСА работало над усовершенствованием радиоизотопного генератора Стирлинга с 2001 года. Были достигнуты многообещающие результаты: прототипы весом в 1,3 кг показывали отличный КПД, но вдруг...
...Впрочем, не совсем "вдруг". О том, что НАСА придётся закрыть уйму программ, стало ясно ещё несколько лет назад, когда ведомство стало отказываться от участия в международных проектах изучения дальнего космоса (прежде до такой потери лица, как односторонний выход из согласованной программы, дело доходило очень редко). Но бюджетный кризис в США продолжается, и на сей раз его жертвой пал усовершенствованный "стирлинг", памяти которого мы и посвящаем эту заметку.

Писать было бы не о чем, если бы мир не находился в ситуации жесточайшего дефицита по плутонию-238 — искусственно получаемому изотопу, который некогда был побочным продуктом создания ядерных боеголовок. Однако после 1992 года и в России, и в США такое производство остановилось, и единственным реальным источником остались запасы изотопа (поздний СССР производил больше боеголовок, чем США, отсюда и излишки). В том же 1992-м США предусмотрительно купили у России 30 кг плутония-238 — по цене $200 тыс. за килограмм, и именно на нём запускаются аппараты, работающие далее пояса астероидов, — все эти New Horizons и пр.

[pkl]

Читал. Нам надо перехватывать инициативу в области дальних АМС. Начать хоть с простых пролётных зондов. Но... а вот НПОЛ поручать их совсем не обязательно.

[Veganin]

Вашингтон потребовал от Токио вернуть запасы оружейного плутония

США обратились к Японии с требованием передать под контроль Вашингтона имеющиеся у Токио более 300 килограммов плутония высокой степени обогащения, из которого можно изготовить около 40-50 ядерных зарядов, пишут японские СМИ.
Япония в годы холодной войны получила эти 331 кг плутония преимущественно от США, а также из Великобритании, где обогащала отработавшее ядерное топливо со своих атомных электростанций, передает ИТАР-ТАСС.
Плутоний используется в экспериментах по созданию реактора-размножителя на быстрых нейтронах, которые в Японии ведутся в научном центре Токаймура на северо-востоке главного острова страны Хонсю. США особенно беспокоит то, что среди этих материалов имеется 293 кг плутония, уже пригодного для создания ядерного оружия.
Требование о его передаче в США в Токио вначале было встречено отрицательно. Там сослались на то, что это нанесет удар по проводимым в стране научным разработкам. Однако Вашингтон, как сообщается, резко усилил давление, и Токио с конца прошлого года согласился на полномасштабные консультации по этому вопросу.
На них представители США указывают на опасность того, что находящийся в Японии оружейный плутоний попадет в руки террористов. Договоренности по этому вопросу Вашингтон хотел бы достичь в марте, когда президент США Барак Обама и японские руководители примут участие в саммите по ядерной безопасности в Нидерландах.

http://www.vz.ru/news/2014/1/27/669736.html

За будущие миссии НАСА и ВМС США можно не беспокоиться. Может, даже JAXA чего-нибудь отломится

[pkl]

Пробовали: создать генератор Стирлинга, возобновить производство, создать маленький реактор, а закончилось всё тем, что решили отобрать плутоний у другой страны. :oops:  Как это по-американски!

[Veganin]

9В стаиье по ссылке упоминалось о некой передаче плутония США и Великобританией японцам в разгар холодной войны.

[pkl]

О, смотрите ка:

ЭХЗ в 2015 году намерен освоить обогащение никеля для атомных батарей

Каскад центрифуг на ПО "ЭХЗ"
Предприятие топливной компании Росатома ТВЭЛ "Электрохимический завод" (ЭХЗ, Зеленогорск Красноярской области) планирует до конца нынешнего года освоить технологию обогащения никеля по радиоактивному изотопу никель-63, необходимому для производства атомных батарей – источников тока, использующих энергию радиоактивного распада, и которые могут использоваться во многих областях, в том числе в медицинской и космической технике, говорится в сообщении ТВЭЛ.

Батареи на основе никеля-63 будут иметь малые размеры и вес, а их срок эксплуатации составит не менее 50 лет. Уникальность радиоизотопа Ni-63 в том, что его излучение является очень мягким и это делает возможным массовое применение этого изотопа в быту. Потенциальный рынок атомных батарей на никель-63 к 2020 году оценивается в несколько десятков миллиардов долларов США.

В кластерный проект по созданию в России этих источников тока входит несколько организаций, в том числе ЭХЗ. Возглавляет проект предприятие Росатома "Горно-химический комбинат" (ГХК, Железногорск Красноярского края). ЭХЗ в рамках проекта отвечает за наработку Ni-63 и создание промышленного оборудования для обогащения никеля по этому изотопу. Учитывая долговечность источников питания на Ni-63, а также отсутствие аналогичных производств, как в России, так и в мире в целом, реализация проекта обеспечит высокие конкурентные преимущества разрабатываемой продукции.

"Промышленное производство никеля-62 в настоящее время создано только на Электрохимическом заводе в Зеленогорске. Обогащение никеля по изотопу никель-63 на заводе планируют освоить до конца текущего года. Для этого на предприятии уже разработан технологический процесс, подготовлена разделительная установка, получены все необходимые разрешения", — говорится в сообщении.

По проекту "Создание производства атомных батарей на основе радиоизотопа Ni-63" требуется финансирование в объеме 1,1 миллиона рублей со сроком реализации в течение пяти лет, отмечается в сообщении.

Ранее стало известно, что первая опытная партия изотопа Ni-63 будет произведена в 2016 году на исследовательском реакторе ИРТ-Т Томского политехнического университета.

ЭХЗ представляет этот бизнес-проект на проходящей в Томске специализированной выставке-презентации производственно-технологических возможностей предприятий ТВЭЛ. Цель выставки — привлечь потенциальных партнеров и инвесторов к реализации бизнес-проектов по экономически привлекательным темам компаний ТВЭЛ.

В выставке, помимо ЭХЗ, также участвуют Сибирский химический комбинат (Северск, Томская область), Ангарский электрохимический комбинат (Ангарск, Иркутская область), Новосибирский завод химконцентратов, Чепецкий механический завод (Глазов, Республика Удмуртия), Уральский электрохимический комбинат (Новоуральск, Свердловская область).

 http://www.atomic-energy.ru/news/2015/08/19/59146
Это ещё что такое?