Aмeрикaнскиe инжeнeры рaсскaзaли o   сoздaнии ядeрнoгo рeaктoрa мощностью в   333 киловатт размером с   пианино, приспособленного для работы в   условиях Марса и   способного обеспечивать базу средних размеров энергией и   теплом на   протяжении 15 лет, говорится в   статье, опубликованной в   журнале Annals of   Nuclear Energy.

В   последние годы ученые и   инженеры НАСА и   других космических агентств мира активно обсуждают планы по   постройке постоянных обитаемых баз на   поверхности Луны и   Марса.

Главным ключом к   обеспечению их   автономности и   удешевлению их   постройки специалисты НАСА считают технологии трехмерной печати, позволяющие использовать воду и   местные ресурсы   — почву, горные породы и   газы из   атмосферы   — для постройки зданий базы прямо на   «месте».

Подобные принтеры, как показывают опыты на   борту МКС и   на   Земле, позволяют напечатать почти все, что нужно для жизни колонистов на   Марсе, за   исключением одной самой главной вещи на   базе   — источника питания, чья мощность была   бы достаточной для обеспечения работы самого 3D-принтера, а   также питания и   обогрева всей базы.

Аканша Кумар (Akansha Kumar) из   Национальной лаборатории Айдахо (INL) в   Айдахо-Фоллс (США) уже более пяти лет работают над созданием компактных ядерных реакторов, которые можно было   бы отправить на   орбиту и   посадить на   поверхность Луны или Марса.

К   примеру, в   2011 году ученые из   этой лаборатории рассказали о   создании своеобразного «ядерного чемодана», компактного реактора мощностью в   40 киловатт, чья длина составляет всего 30 сантиметров, а   ширина   — около 15 сантиметров.

В   своей новой работе Кумар и   его коллеги повысили мощность своего реактора на   порядок, заметно поменяв его конструкцию и   приспособив его для работы на   поверхности Марса. В   качестве ядерного топлива в   этом реакторе служит специальный сплав низкообогащенного урана и   керамики, содержащий в   себе 15% урана-235, упакованный особым образом в   специальную оболочку из   карбида циркония и   вольфрама.

В   качестве охлаждающей жидкости используется необычный для Земли материал   — сверхохлажденный углекислый газ, который можно напрямую добывать из   атмосферы Марса, состоящей на   99% из   этого вещества. Так как температуры воздуха на   Марсе очень низки по   сравнению с   Землей, подобная процедура не   потребует много энергии.

Данный реактор, по   словам ученых, будет вырабатывать примерно 1,6   мегаватт тепловой энергии, около 20% которой будет конвертироваться в   электричество, а   остальная энергия   — выделяться в   окружающее пространство.

Для того, чтобы он   беспрерывно работал на   протяжении 15 лет, инженеры INL вставили между слоями ядерного топлива специальные «матрасы» из   диоксида урана-238. Он   облучается нейтронами, возникающими в   ходе распада урана-235, и   превращается в   плутоний-239. Этот плутоний взаимодействует с   нейтронами и   постепенно распадается, поддерживая мощность реактора на   номинальном уровне по   мере выгорания урана-235.

Как и   предыдущий «ядерный чемодан» INL, данный реактор будет обладать весьма скромными габаритами   — размеры его активной зоны составляют всего 80 на   134 сантиметра, что позволит уместить все устройство в   корпус размером с   пианино или даже в   меньшие габариты.

Безопасность работы этого «ядерного пианино» обеспечивается тем, что его ключевая часть   — гидрид циркония, замедлитель нейтронов, позволяющий атомам урана-235 взаимодействовать с   ним   — не   выдерживает нагрева до   высоких температур. Соответственно, если реактор выйдет из   строя, гидрид циркония раскалится до   критической отметки, распадется на   цирконий и   водород, после чего распады урана естественным образом прекратятся.

Авторы статьи полагают, что их   ядерный реактор может стать одним из   самых дешевых и   универсальных источников питания, способных обеспечить энергией марсианские базы и   космические корабли на   протяжении десятилетий без замены топлива, и   на   протяжении еще большего времени   — при его обновлении.