Будет много плутония для космоса: предложена новая схема наработки ядерного топлива

Как рассказал директор Института, профессор Эдуард Глаговский, плутоний-238 играет роль главного источника энергии для космических аппаратов, участвующих в исследовании Луны и планет Солнечной системы. Это, в частности, связано с тем, что период его полураспада сопоставим с длительностью работы аппаратов, осваивающих дальний космос, – она может измеряться десятилетиями.

Российский плутоний, по запасам которого наша страна всегда лидировала, давно используется в миссиях NASA к дальним объектам Солнечной системы, к примеру, в межпланетной автоматической станции «Кассини», в марсоходах «Кьюриосити» и «Персеверанс». Кроме выработки электричества для автономной работы их приборов в течение многих лет, изотоп плутония своим тепловыделением обогревает эти аппараты и роверы.

Помимо США наша страна поставляла плутоний-238 и китайцам для их полетов на Луну. Сама же ввиду того, что у нас давно не было своих программ по освоению дальнего космоса, плутонием-238 не пользовалась. Однако в связи с разрабатываемой нашими специалистами Лунной программой спрос на данный изотоп появился теперь и у России. Недавно президент Владимир Путин призвал российских ученых обеспечить программу всем необходимым.

В настоящее время совокупного количества изотопа плутония в мире явно недостаточно для осуществления дальнейших планов по освоению дальнего космоса, и ученые ищут новые способы его наработки.

Классическая схема получения плутония-238 заключается в выделении нептуния из отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) в реакторе и повторного его облучения.

- Схема наработки плутония-238 из ОЯТ известна во всем мире, – поясняет заместитель директора ИПЯТ НИЯУ МИФИ, доктор физико-математических наук Игорь Коновалов. – Однако до последнего времени она не давала эффективного выхода нужного количества изотопа. Чтобы решить проблему, мы использовали наше историческое преимущество – наличие у нас промышленной технологии радиохимической переработки ОЯТ (в свое время она была и у США, однако данное направление было остановлено президентом Джимми Картером).

Имея данную технологию, мы теперь можем на порядок увеличить наработку энергетического изотопа для космической отрасли (сам способ держится в секрете). К тому же, мы разработали автономные источники электропитания, позволяющие в два раза экономней расходовать плутоний-238 по сравнению с имеющимися образцами.

По словам ученых, новый подход позволит нарабатывать плутоний в промышленных масштабах и удовлетворять мировой спрос на него.

Уточним суть схемы. Из отработанного уранового топлива АЭС будут извлекаться изотопы америция (Am) или нептуния (Np), которые в настоящее время рассматриваются, как радиоактивные отходы. Из них, в свою очередь будет нарабатываться изотоп плутоний-238.

В четверг, 24 октября, предложенная схема была обсуждена в МИФИ на семинаре с участием представителей Росатома и Роскосмоса. Ее участники пришли к выводу, что использование изотопа Pu-238 для автономных источников энергии является перспективным вариантом для отечественной лунной программы и исследования дальнего космоса.

На первом этапе предлагается начать получение изотопа Pu-238 из уже накопленного нептуния на ПО «Маяк». В будущем, при возрастании потребности в изотопе, могут быть рассмотрены варианты его производства в энергетических реакторах большой мощности на быстрых нейтронах (Россия является мировым лидером в их разработке и строительстве).