Er is momenteel een nieuwe ruimterace aan de gang, waarbij zes of zeven landen en allianties strijden om erkend te worden als ruimtemacht van de 21e eeuw, terwijl ze zich haasten om een nieuwe generatie landers en rovers op de maan te bouwen. NASA maakt zich op om zijn belofte na te komen om een permanente menselijke aanwezigheid op het maanoppervlak te vestigen. Onder een contract van de Britse Space Agency ontwikkelt Bangor University in Wales een nieuwe nucleaire brandstof voor een Rolls-Royce-microreactor die tegen 2030 een toekomstige bemande maanvoorpost van stroom zal voorzien.
Langdurige missies uitvoeren of bouwen op de maan Een groot obstakel voor het vestigen van een permanente buitenpost was de 14 dagen durende maanverlichte nacht, toen de dagtemperaturen daalden van 250 °F (120 °C) tot -208°F (-130°C). Deze combinatie van vrieskou en duisternis betekent dat machines en buitenposten afhankelijk moeten zijn van kernenergiesystemen als ze willen overleven, laat staan functioneren. Voor alles dat echt werk moet doen, betekent dat kernreactoren in plaats van draadloze thermische generatoren.
Deze reactoren verschillen van de grote conventionele reactoren die op aarde worden gebruikt en die afhankelijk zijn van brandstofstaven. In plaats daarvan zullen het zeer kleine, in de fabriek gebouwde reactoren zijn die gebruik maken van zogenaamde TRISO-deeltjesbrandstof.
TRISO-brandstof is een variatie op kiezelbedreactorbrandstof die gebruik maakt van brandstofpellets ter grootte van een biljartbal in plaats van brandstofstaven. Wat Bangor TRISO-brandstof anders maakt, is dat de brandstofpellets zijn gekrompen tot de grootte van een maanzaad. Deze brandstofpellets zijn gemaakt van verrijkt uranium, koolstof en zuurstof door middel van 3D-printtechnologie, waarbij de uraniumkern is verzegeld in lagen koolstof en keramiek.
In tegenstelling tot brandstofstaven zijn deze brandstofdeeltjes zeer sterk en bestand tegen zeer hoge temperaturen en schade door neutronenbestraling, corrosie en oxidatie.
Onder leiding van Simon Middleberg, hoogleraar nucleair materiaal en mededirecteur van het Nuclear Futures Institute aan de Universiteit van Bangor, ontwikkelt Bangor University TRISO-brandstof die geschikt is voor maanreactoren die worden ontwikkeld door bedrijven als Rolls-Royce. Het zou niet alleen in energiereactoren kunnen worden gebruikt, maar ook in toekomstige nucleaire voortstuwingssystemen.
Het belangrijkste aan de TRISO-brandstofreactor is dat het ontwerp relatief eenvoudig is en luchtgekoeld kan worden door hem simpelweg in de schaduw van een radiatorscherm te plaatsen op het koelsysteem. Door bij hogere temperaturen te werken, zijn deze reactoren efficiënter dan traditionele drukwaterreactoren.
Tijdens bedrijf worden brandstofdeeltjes in de bovenkant van de reactor gevoerd. Wanneer de brandstof op is, migreert deze naar de bodem en wordt de verbruikte brandstof verwijderd. Omdat de reactortemperaturen hoog zijn, zal de opstijgende hitte, als de reactie te heftig is, de reactie remmen en de reactor terugbrengen naar een veilig niveau.
"Dit project zal de expertise van ons Nuclear Futures Institute op het gebied van nucleaire brandstof gebruiken en toepassen op een van de meest opwindende toepassingen: ruimteverkenning", aldus Middleberg. "Op de maan en planetaire lichamen met dag en nacht kunnen we niet langer op de zon vertrouwen voor energie, dus moeten systemen zoals kleine microreactoren worden ontworpen om het leven in stand te houden. Kernenergie is momenteel onze enige manier om zulke lange afstanden in de ruimte van energie te voorzien. Brandstof moet "
" De uitmuntende wetenschappers en ingenieurs van het Institute for Nuclear Futures gaan deze uitdaging aan, maar er zullen er de komende jaren nog veel meer nodig zijn, en we hopen dat de De nieuwe ingenieursstudie van de universiteit zal een groot aantal opwindende kansen bieden voor studenten die een carrière willen nastreven in deze opwindende gebieden van onderzoek en ontwikkeling."