Plutónium-238
(Rovat: A hónap száma, Távoli világok kutatói - 2016.01.08 07:15.)

Amerikában közel 30 év után újra gyártanak a távoli Naprendszerbe vagy azon túl küldendő űrszondák termoelektromos generátoraihoz használható plutóniumizotópot.

A Naptól kellőképpen távol már nem lehetséges a fedélzeti berendezések működtetéséhez elegendő elektromos teljesítményt előállítani napelemek segítségével. Ilyenkor radioaktív termoelektromos generátorokat (RTG) alkalmaznak. Ezekben a 87,7 éves felezési idejű, 238-as tömegszámú plutónium (Pu-238) atommagok természetes radioaktív bomlása szolgáltatja azt a hőt, amiből elektromos energiát állítanak elő. A „hulladék hő” pedig rendszerint a berendezések üzemi hőmérsékletét segít magasabban tartani, mint például a Marson dolgozó Curiosity rover esetében. A számos RTG-t használó űreszköz közül érdemes még megemlíteni például a Plútó mellett nemrég elrepült New Horizons szondát, vagy a Naprendszerből kifelé tartó Voyagereket. Amerikai űreszközökben eddig 27 esetben használtak RTG-t energiatermelésre, a következő a 2020-as Mars-rover lesz.

2015-ben majdnem három évtized szünet után, az 1980-as vége óta először állítottak elő Pu-238 izotópot az Egyesült Államokban, a Tennessee államban található Oak Ridge Nemzeti Laboratóriumban (Oak Ridge National Laboratory, ORNL), egyelőre csak 50 g mennyiségben. A program az ORNL-t üzemeltető Energiaügyi Minisztérium (Department of Energy, DOE) és az amerikai űrhivatal, a NASA együttműködésében indult el két évvel ezelőtt. A technológia a jelek szerint működik, így a következő lépésben, a végtermék tisztaságának ellenőrzésével párhuzamosan lehetővé válik évi 30-40 dkg, majd később akár évi 1,5 kg plutónium-dioxid előállítása. A jelenleg rendelkezésre álló teljes készlet mintegy 35 kg, de ennek nagyjából a fele használható űreszközökben RTG üzemanyagként. A többi – koránál fogva, a bomlás miatt – már kevesebb Pu-238 izotópot tartalmaz, így azt majd keverni kell az újonnan előállítandó mennyiséggel, hogy kitolhassák felhasználhatóságának idejét.

A radioaktív termoelektromos generátorok alkalmazása a belátható jövőben is elengedhetetlen lesz a külső Naprendszer űrszondás kutatásának folytatásához. A NASA és a DOE közben egy új, modernizált, nagyobb hatásfokú RTG kifejlesztésén is dolgozik, amivel felválthatják majd a jelenleg használatos típust. Ez az űrszondák útjának kezdetén mintegy 25%-kal, a küldetés vége felé a mostanihoz képest akár 50%-kal nagyobb teljesítményre lesz képes.