La seguridad, especialmente en lo que respecta a la dosis de radiación y el blindaje, factor clave para el diseño de un generador
La NASA planea extender los tres contratos de diseño de reactores nucleares de fisión, para producir energía en la Luna, a una segunda fase en la que se elegirá un modelo de vuelo listo para lanzarse hacia 2030.
La agencia está concluyendo la fase inicial de su proyecto de energía de fisión en superficie, que se centra en desarrollar diseños conceptuales para un pequeño reactor de fisión nuclear generador de electricidad que podría usarse durante una futura demostración en la Luna y para informar futuros diseños para Marte.
La NASA otorgó tres contratos de 5 millones de dólares en 2022, asignando a cada socio comercial -Lockheed Martin, Westinghouse y IX de Houston- el desarrollo de un diseño inicial que incluía el reactor; sus sistemas de conversión de energía, rechazo de calor y administración y distribución de energía; costos estimados; y un calendario de desarrollo que podría allanar el camino para impulsar una presencia humana sostenida en la superficie lunar durante al menos 10 años.
La agencia diseñó los requisitos para que este reactor inicial fuera abierto y flexible para mantener la capacidad de los socios comerciales de aportar enfoques creativos para la revisión técnica.
Sin embargo, la NASA especificó que el reactor debería mantenerse por debajo de las seis toneladas métricas y ser capaz de producir 40 kilovatios (kW) de energía eléctrica, lo que garantiza suficiente energía para fines de demostración y energía adicional disponible para operar hábitats lunares, vehículos espaciales, redes de respaldo o experimentos científicos. En Estados Unidos, 40 kW pueden, en promedio, proporcionar energía eléctrica a 33 hogares.
La NASA también se fijó el objetivo de que el reactor sea capaz de funcionar durante una década sin intervención humana, lo cual es clave para su éxito. La seguridad, especialmente en lo que respecta a la dosis de radiación y el blindaje, es otro factor clave para el diseño.
Más allá de los requisitos establecidos, los socios previeron cómo se encendería y controlaría el reactor de forma remota. Identificaron fallas potenciales y consideraron diferentes tipos de combustibles y configuraciones. Tener empresas nucleares terrestres combinadas con empresas con experiencia en el espacio generó una amplia gama de ideas.
“Estamos recibiendo mucha información de los tres socios”, explica en un comunicado Lindsay Kaldon, gerente del proyecto Fission Surface Power en el Centro de Investigación Glenn. “Tendremos que tomarnos un tiempo para procesarlo todo y ver qué tiene sentido pasar a la Fase 2 y sacar lo mejor de la Fase 1 para establecer requisitos para diseñar un sistema de menor riesgo en el futuro“. La licitación abierta para la Fase 2 está prevista para 2025.
Después de la Fase 2, la fecha prevista para entregar un reactor a la plataforma de lanzamiento es principios de la década de 2030. En la Luna, el reactor completará una demostración de un año seguida de nueve años de funcionamiento. Si todo va bien, el diseño del reactor podría actualizarse para su uso potencial en Marte.
Convertidores
Más allá de prepararse para la Fase 2, la NASA otorgó recientemente contratos a Rolls Royce North American Technologies, Brayton Energy y General Electric para desarrollar convertidores de energía Brayton.
La energía térmica producida durante la fisión nuclear debe convertirse en electricidad antes de su uso. Los convertidores Brayton resuelven esto utilizando diferencias de calor para hacer girar turbinas dentro de los convertidores. Sin embargo, los convertidores Brayton actuales desperdician mucho calor, por lo que la NASA ha retado a las empresas a hacer estos motores más eficientes.
Si bien los sistemas de energía solar tienen limitaciones en la Luna, un reactor nuclear podría colocarse en áreas permanentemente sombreadas (donde puede haber hielo de agua) o generar energía continuamente durante las noches lunares, que duran 14 días y medio terrestres.