تولید دوباره‌ی پلوتونیوم-238 برای ماموریت‌های فضایی

تولید دوباره‌ی پلوتونیوم-238 برای ماموریت‌های فضایی

پلوتونیوم 238 ایزوتوپ ناپایداری است که با نیمه عمر ۸۷.۷ ساله‌ی خود به تدریج به اورانیوم ۲۳۴ تبدیل می‌‌شود. این تبدیل و شکافت تدریجی به گونه‌ای است که هر گرم آن حدود ۰.۵ وات انرژی تولید می‌‌کند، اگرچه این انرژی بسیار کم به نظر می‌‌رسد ولی همین میزان انرژی برای کارکرد مولدهای رادیوگرمایی فضاپیماهایی که به دور از نور خورشید به کاوش در فضا می‌‌پردازند کفایت می‌‌کند.

این سامانه که به ویژه در طی برنامه‌ی آپولو بسیار موفق عمل کرده است مدت هاست که به کار گرفته نشده است. علت این امر این بود که تا سال ۱۹۸۸ ناسا پلوتونیوم ۲۳۸ خود را از محلی در جنوب کالیفرنیا تامین می‌‌کرد که پس از پایان کار این منبع، آن‌ها به منابع انباره‌ای خریداری شده از روسیه در سال ۱۹۹۳ روی آوردند. با توجه به اینکه آنچه که از این انباره باقی مانده است تنها پاسخگوی نیمی از نیاز‌های ناسا است و به عبارتی منابع موجود تنها ۲ یا ۳ ماموریت فضایی ناسا را تامین می‌‌کند، ناسا به تولید این ماده‌ی کمیاب روی آورده است.

اگرچه این ماده اکنون در راکتورهای اتمی تولید می‌‌شود ولی استخراج آن نیاز به طی فرایند‌های پیچیده و البته گران قیمت جداسازی دارد، که خود نیاز به بهره گیری از خط تولیدی بسیار ویژه نیز خواهد داشت. برای دستیابی به این هدف، این آزمایشگاه خط تولید جدیدی را راه اندازی کرده است که طی برنامه‌ای ۱۵ میلیون دلاری از ماده‌ی خام نپتونیوم ۲۳۷ به دست آمده از آزمایشگاه ملی آیداهو بهره گرفته و آن را به نپتونیوم اکساید تبدیل کرده و سپس آن را با آلومینیوم ترکیب کرده و آن را به شکل قرص‌های متراکم در آوردند. این قرص‌ها پس از آن تحت بمباران راکتور قرار می‌‌گیرند تا نپتونیوم ۲۳۷ به نپتونیوم ۲۳۸ تبدیل شوند که خود به سرعت به پلوتونیوم ۲۳۸ شکافته می‌‌شود.

پلوتونیوم تولید شده پس از آن حل می‌‌شود تا از نپتونیوم جدا شده و پس از اکسید شدن به آزمایشگاه ملی لوس آلاموس فرستاده می‌‌شود تا به قرص تبدیل شود. نپتونیوم باقیمانده نیز بازیافت می‌‌شود تا مجدد برای تولید پلوتونیوم به کار گرفته شود. همچنین پلوتونیوم تولید شده می‌‌بایست پس از تولید مورد بررسی و تحلیل قرار گیرد تا خلوص و کیفیت آن معلوم شود. به گفته‌ی این آزمایشگاه، ظرفیت تولید این خط، حدود ۳۰۰ الی ۴۰۰ گرم در سال خواهد بود که حدودا تا ۱.۵ کیلوگرم در سال افزایش خواهد یافت. خودکارسازی و افزایش ظرفیت خط تولید این آزمایشگاه منجر به افزایش ظرفیت تولید انرژی رادیوگرمایی در کاوشگرها خواهد شد.