Российские учёные нашли способ получения изотопа для реализации отечественной лунной программы
В Институте промышленных ядерных технологий Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ» предложена новая схема промышленного производства плутония-238 (Pu-238), который понадобится России для создания автономных источников питания космических аппаратов. Метод основан на использовании отходов отработанного ядерного топлива атомных электростанций.
Как рассказал «МК» директор института, профессор Эдуард Глаговский, плутоний-238 играет роль основного источника энергии для космических аппаратов, участвующих в исследовании Луны и планет Солнечной системы. Это, в частности, связано с тем, что его период полураспада сопоставим с продолжительностью работы космических аппаратов, исследующих дальний космос, — он может измеряться десятилетиями.
Российский плутоний, по запасам которого наша страна всегда была лидером, давно используется в миссиях NASA к далеким объектам Солнечной системы, например, в межпланетной автоматической станции «Кассини», в марсоходах «Кьюриосити» и «Персеверанс». Помимо выработки электроэнергии для автономной работы их аппаратов на протяжении многих лет, изотоп плутония своим тепловыделением обогревает эти аппараты и марсоходы.
Помимо США, наша страна поставляла плутоний-238 китайцам для полетов на Луну. Однако в связи с тем, что у нас долгое время не было собственных программ по исследованию дальнего космоса, мы не использовали плутоний-238. Однако в связи с разрабатываемой нашими специалистами лунной программой у России появился спрос на этот изотоп. Недавно президент Владимир Путин призвал российских ученых обеспечить программу всем необходимым.
В настоящее время общее количество изотопа плутония в мире явно недостаточно для реализации дальнейших планов по исследованию дальнего космоса, и ученые ищут новые способы его получения.
Классическая схема получения плутония-238 заключается в выделении нептуния из отработанного ядерного топлива (ОЯТ) в реакторе и его повторном облучении.
— Схема получения плутония-238 из отработавшего ядерного топлива известна во всем мире, — поясняет заместитель директора Института ядерных технологий Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ», доктор физико-математических наук Игорь Коновалов. — Однако до недавнего времени она не обеспечивала эффективного выхода необходимого количества изотопа. Для решения проблемы мы использовали наше историческое преимущество — наличие промышленной технологии радиохимической переработки отработавшего ядерного топлива (одно время она была и в США, но это направление было остановлено президентом Джимми Картером).
Благодаря этой технологии мы теперь можем на порядок увеличить производство энергетического изотопа для космической отрасли (сам метод держится в секрете). Кроме того, мы разработали автономные источники питания, которые позволяют использовать плутоний-238 в два раза экономичнее существующих моделей.
По мнению ученых, новый подход позволит производить плутоний в промышленных масштабах и удовлетворять мировой спрос на него.
Давайте проясним суть схемы. Изотопы америция (Am) или нептуния (Np), которые в настоящее время считаются радиоактивными отходами, будут извлекаться из отработанного уранового топлива атомных электростанций. В свою очередь, из них будет производиться изотоп плутоний-238.
В четверг, 24 октября, предложенная схема обсуждалась на семинаре в МИФИ с участием представителей Росатома и Роскосмоса. Его участники пришли к выводу, что использование изотопа Pu-238 для автономных источников энергии является перспективным вариантом для отечественной лунной программы и освоения дальнего космоса.
На первом этапе предлагается начать получать изотоп Pu-238 из уже накопленного нептуния на ПО «Маяк». В дальнейшем, по мере увеличения потребности в изотопе, могут рассматриваться варианты его производства в мощных энергетических реакторах на быстрых нейтронах (Россия является мировым лидером в их разработке и строительстве).