A hidegháború óta csökken az emberiség plutóniumkészlete

A hidegháború idején előállított plutónium egy része a Naprendszer távoli égitestjeit vizsgáló űrszondák számára nélkülözhetetlen energiaforrást jelent. A termelést az Egyesült Államok 1988-ban leállította, veszélybe sodorva ezzel a külső bolygók további kutatását.

A távoli bolygók felé indított űrszondák egyetlen szóba jöhető energiaforrását ugyanis a plutónium 238-as tömegszámú izotópjának természetes bomlásakor keletkező hő jelenti. (A plutónium atommagjában ennél az izotópnál a 94 proton mellett 144 neutron található.)

Az űrkorszak 1957-es beköszönte óta 27 olyan űreszközről tudunk, aminek az energiáját plutónium-„üzemanyagú” generátor biztosította. Bár több ezek közül a Holdat vagy épp a Marsot derítette fel, ezeknél az égitesteknél a napelem még megfelelő elektromosságot nyújthat. Az óriásbolygókat kutató szondáknál azonban már gyakorlatilag nélkülözhetetlen a plutóniummal működő ún. radioizotópos termoelektromos generátor (RTG). Ez az eszköz igen közkedvelt a fejlesztők körében: az 1977-ben indított Voyager–1 és Voyager–2 űrszondák máig üzemelnek és küldik mérési adataikat a Föld felé, a számítások szerint még legalább a húszas évek elejéig.

A Szaturnusz metán-etán tavakkal, folyóvölgyekkel borított Titan nevű holdja, az Uránusz és a Neptunusz térsége mind-mind szerepelnek a felderítendő égitestek térképén. Ám ha kifogy a plutónium-238-as a NASA „raktárából”, akkor ezek kutatása jó időre befagy.

A hidegháború végén, még 1988-ban leállították az amerikai plutóniumtermelést, így a katonai célra egyébként nem használt 238-as izotópét is. A NASA 1992 óta Oroszországtól vásárolta meg az űrszondák küldetéséhez nélkülözhetetlen plutóniumot, ám mára az orosz készletek is megcsappantak. Így az oroszok egyre magasabb árat szabtak az izotópért, mígnem 2009-ben felmondták a szerződést. Azóta a NASA tartalékai folyamatosan fogyóban vannak. A számítások szerint még egy évtizedre elegendő az űrhivatal plutóniumkészlete, azután nem indítanak több űrszondát a külső bolygókhoz.

Mindez azonban nemcsak a külső bolygók kutatását érinti, hanem komoly hatással lehet a jövő emberes expedícióira is, feltéve ha nem stadion méretű napelemtáblákkal akarjuk megoldani a Mars-utazást.

A problémát kellő súllyal kezeli a NASA mellett az amerikai Energiaügyi Minisztérium, ahogyan a Fehér Ház is. Csakhogy a még oly kis mennyiségű, űreszközök számára előállítandó plutónium gyártásához is kongresszusi felhatalmazás kell, s mindemellett ennek költségeit is elő kell teremteni. Ha az amerikai űrhivatal készleteinek feltöltésére holnap meg is születne a pozitív döntés, a termelés újraindításához öt évre és mintegy 100 millió dollárra volna szükség. Obama elnök előterjesztésére a kongresszus végül 2011-re és 2012-re 10-10 millió dollárt szavazott meg ezzel a céllal; a további költségvetési ráfordítást nem hagyták jóvá. A NASA-nak éves szinten mintegy másfél-két kilogrammra volna szüksége, mindössze ekkora tömegről szól tehát a vita.

Azt már évek óta tanulmányozzák, hogy esetleg a neptúnium 237-es izotópját alakítsák át plutónium 238-assá úgy, hogy az előbbit neutronokkal bombázzák. Az Oak Ridge Nemzeti Laboratórium most gőzerővel dolgozik azon, hogy ezt az elképzelést sikerüljön átültetni a gyakorlatba úgy, hogy az üzemi termelésre is alkalmassá váljon. (Az első plutónium 238-ast még uránból hozták létre.) A Center for Space Nuclear Research munkatársai azzal álltak elő, hogy a plutóniumtermelést – az űrhajók gyártásához hasonlóan – a magánszektor felé lehetne kiszervezni. Szerintük így a termelés beindítási ideje akár 3 évre és 50 millió dollárra csökkenhet, onnantól kezdve kilogrammonként 6 millió dollárért lehetne az izotópot előállítani, ami még az oroszok eladási áránál is olcsóbb. Bár számításaikat nem indokolták, az ötlet elgondolkodtató.

Mindemellett más lehetőségek is szóba jöttek. Az RTG-k helyett egy új fedélzeti energiaellátó rendszerrel a plutónium bomlásakor keletkező hő elektromos árammá alakításának hatásfokát a jelenlegi 6-ról 29 százalékra lehetne növelni. Az ASRG-nek (Advanced Stirling Radioisotope Generator) nevezett eszköznek mindössze egy „apró” hibája van: mivel mozgó alkatrészeket is tartalmaz, megbízhatósága sokkal alacsonyabb az RTG-nél.

Úgy tűnik, egyelőre patthelyzet állt elő a NASA és a kongresszus között. Az állam által biztosított összegből a szükséges mennyiségű plutónium előállítására legfeljebb akkor van esély, ha lemondanak a mechanikailag megbízhatóbb RTG alkalmazásáról. Eddig egyetlen, ASRG generátorral felszerelt űrszonda terveit dolgozták ki, ez a Titan hold egyik tavára leereszkedő Titan Mare Explorer volt. A terveket végül nem fogadták el, a programot még annak megkezdése előtt törölték.

A patthelyzet feloldásához egyértelmű döntésre volna szükség. Ha ez a döntés nem születik meg egy-két éven belül, akkor három lehetőség között kell majd választani: vagy leállítják a távoli bolygók kutatását, vagy kevéssé megbízható szondákat indítanak, vagy újra az oroszokhoz kell fordulni s kifizetni a magasabb összeget a plutóniumért. Van még egy negyedik lehetőség is, ez a nukleáris reaktorok alkalmazása. Ezek azonban az árukon kívül politikai okokból sem használhatóak.

nol.hu