1,000 °C லூனார் மைக்ரோ ரியாக்டர் சந்திரன் தளங்களின் அடுத்த யுகத்தை ஆற்ற முடியும்

மனிதகுலம் சந்திரனில் நிரந்தர குடியேற்றத்தை நோக்கி நகர்ந்து கொண்டிருக்கும் வேளையில், நாம் இன்னும் ஒரு பெரிய தடையை எதிர்கொள்கிறோம் – சந்திர இரவு, இது சுமார் பதினான்கு நாட்கள் நீடிக்கும் மற்றும் வெப்பநிலை -223 ° C ஆகக் குறையக்கூடும். இந்த நிலைமைகளைத் தக்கவைக்க, சூரியனுடன் வந்து சேராத ஒரு சக்தி நமக்குத் தேவை. வேறு வார்த்தைகளில் கூறுவதானால், எங்களுக்கு அணுசக்தி தேவை, மற்றும் முனிச்சின் தொழில்நுட்ப பல்கலைக்கழகத்தின் ஜூலியஸ் மெர்க்ஸ் மற்றும் அவரது இணை ஆசிரியர்களால் arXiv இல் முன் அச்சிடப்பட்ட ஒரு புதிய காகிதம், ஒரு புதிய வகை அணு உலையை விவரிக்கிறது, இது ஒரு வாழ்விடத்தின் சுற்றுச்சூழல் அமைப்புக்கு சக்தி அளிக்கும், ஆனால் அதன் பொருள் பிரித்தெடுக்கும் தொழில்நுட்பத்தையும் செயல்படுத்துகிறது.

சந்திரனில் “தரையில் வாழ்வது” (அல்லது சிட்டு வளப் பயன்பாடு – ISRU – விண்வெளி ஆய்வு ரசிகர்கள் இதை அழைக்க விரும்புவது) எந்தவொரு நீண்ட கால சந்திர தளத்திற்கும் முக்கியமானதாக இருக்கும். பூமியிலிருந்து ஒரு சந்திர தளத்தை உருவாக்க மற்றும் பராமரிக்க தேவையான அனைத்து பொருட்களையும் அனுப்புவது விலை உயர்ந்தது, ஒரு கிலோவுக்கு பல்லாயிரக்கணக்கான டாலர்கள் செலவாகும். அதிர்ஷ்டவசமாக, இந்த தளங்களை உருவாக்குவதற்கு நாம் தேவைப்படும் பல பொருட்கள் உண்மையில் சந்திரனில் கிடைக்கின்றன – அவை மேற்பரப்பில் உள்ள மெல்லிய தூசியில் பூட்டப்பட்டுள்ளன, அதை நாம் ரெகோலித் என்று அழைக்கிறோம்.

ரெகோலித்தில் இருந்து ஆக்ஸிஜன் மற்றும் தொழில்துறையில் பயனுள்ள பொருட்களை பிரித்தெடுக்க, விஞ்ஞானிகள் உருகிய உப்பு மின்னாற்பகுப்பு எனப்படும் செயல்முறைக்கு திரும்பியுள்ளனர். இது நிலவின் தூசியை திரவ உப்பாக உருக்கி, அதன் வழியாக ஒரு மின்னோட்டத்தை செலுத்தி, ஆக்ஸிஜனை அகற்றி, கட்டிடக் கட்டமைப்புகளுக்குப் பயன்படும் உலோகக் கலவைகளை விட்டுச் செல்கிறது. இருப்பினும், இது ஆற்றல் மிக்க பசியுடையது, சரியாக வேலை செய்ய 900°C க்கும் அதிகமான வெப்பநிலை தேவைப்படுகிறது.

கிலோபவர் அணுஉலை பற்றி ஃப்ரேசர் பேசுகிறார் – சந்திரனுக்கு சக்தியூட்ட நாசாவின் பதில்.

பாரம்பரிய சந்திர அடிப்படைத் திட்டங்களில், இந்த வெப்பநிலைகள் மின்சார ஹீட்டர்களால் வழங்கப்படுகின்றன, அவை சில வகையான மின் அமைப்புகளால் இயக்கப்படுகின்றன – பொதுவாக அணு அல்லது சூரிய சக்தி. ஆற்றலை மின்சாரமாக மாற்றும் செயல்பாட்டில், அதில் 60% கழிவு வெப்பமாக இழக்கப்படுகிறது, ஆற்றல்-பசி செயல்முறைகளை ஆற்ற முயற்சிக்கும்போது இந்த அமைப்புகளின் செயல்திறனை கடுமையாக முடக்குகிறது.

லூனார் எக்ஸ்ப்ளோரேஷன் (MULE) அணு உலைக்கான மைக்ரோரியாக்டர் உபயோகத்தை உள்ளிடவும் – இது ஃபவுண்டேஷன் சீரிஸ் அல்லது ஸ்டார்கிராஃப்ட் இரண்டின் குறிப்பாக இருக்கலாம் – இருப்பினும் அந்த அறிவியல் புனைகதை உலகங்களில் ஒன்று கணினியின் பெயரில் ஏதேனும் தாக்கத்தை ஏற்படுத்தியதா என்பது தெளிவாகத் தெரியவில்லை. MULE அணு உலை பற்றி இரண்டு தனித்துவமான அம்சங்கள் உள்ளன, எனவே முதலில் அதன் வெப்பச் சங்கிலியில் கவனம் செலுத்துவோம்.

அணுக்கரு பிளவு எதிர்வினையால் உற்பத்தி செய்யப்படும் வெப்ப ஆற்றலை நேரடியாக மாற்றுவதற்குப் பதிலாக, MULE வேண்டுமென்றே அதன் வெப்ப ஆற்றலின் “அடுக்கை” செயல்படுத்துகிறது. இந்த அடுக்கின் முதல் படி MSE வினைத்திறன் சக்தியாகும், இது எந்த நிரந்தர நிலவு தளத்தின் நீண்ட கால உயிர்வாழ்விற்கு முக்கியமானது. ஆலையின் வெப்பநிலை சுமார் 1000 ° C ஆக இருக்கும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது, இது MSE எதிர்வினை சக்திக்குத் தேவையான வரம்பில் இருக்கும். கூடுதலாக, இந்த அமைப்பு ஒரு வெப்ப சேமிப்பு வங்கியைச் சேர்க்கும் – மின்சாரத்திற்குப் பதிலாக வெப்பத்தைச் சேமிக்கும் பேட்டரியைப் போன்றது – எதிர்வினையில் வழங்கப்பட்ட வெப்ப சுமையை சமன் செய்ய, மேலும் சில காரணங்களால் MULE மூடப்பட்டால் அதை வைத்திருக்கும்.

விண்வெளி ஆய்வுக்காக அணு உலைகளை மேம்படுத்துவதற்கான வழிகளைப் பற்றி ஃப்ரேசர் பேசுகிறார்.

அடுக்கின் அடுத்த கட்டம் மின் சக்தியை உருவாக்குவதாகும், இது 750 ° C இல் நடக்கும் என்று காகிதத்தின் ஆசிரியர்கள் எதிர்பார்க்கிறார்கள். இது ஒரு மூடிய லூப் பிரேட்டன் சுழற்சியைப் பயன்படுத்துகிறது – அடிப்படையில் விரிவாக்கப்பட்ட வாயுவைப் பயன்படுத்தி ஒரு விசையாழிக்கு சக்தி அளிக்கிறது, இது வழக்கம் போல் மின்சாரத்தை உருவாக்குகிறது. பெரும்பாலான வெப்ப ஆற்றலை விசையாழியில் செலுத்திய பிறகு, வாயு ஒரு நிலையான விளக்கை 150 ° C க்கு குளிர்விக்கப்படுகிறது, ஆனால் இந்த வெப்பநிலை வேண்டுமென்றே வாழ்விடங்களை சூடாக்கப் பயன்படுத்தப்படுகிறது, வெளிப்படையாக சில வெப்பக் கட்டுப்பாட்டுடன், இதனால் குடியிருப்பாளர்கள் கொதிக்கும் நீரின் வெப்பநிலைக்கு மேல் வாயுவுடன் வெடிப்புகளைப் பெற மாட்டார்கள். இறுதியாக, செயல்முறையிலிருந்து எஞ்சியிருக்கும் வெப்பம் 75 ° C வெப்பநிலையில் வெப்ப ரேடியேட்டரில் வீசப்பட்டு அகச்சிவப்பு ஒளியாக ஆழமான விண்வெளியில் இரத்தம் செலுத்துகிறது.

MULE இன் இரண்டாவது தனித்துவமான அம்சம் அதன் உலையின் உண்மையான வடிவமைப்பு ஆகும். நிலையான எரிபொருள் கம்பிகளைப் பயன்படுத்துவதற்குப் பதிலாக, இது முக்கியமாக சிலிக்கான் கார்பைடால் செய்யப்பட்ட அனைத்து-செராமிக் மையத்தையும் பயன்படுத்துகிறது, 37 அறுகோண எரிபொருள் கூட்டங்கள் TRIstructural-ISOtropic (TRISO) துகள்களால் நிரம்பியுள்ளன. இந்த பாப்பி அளவுள்ள துகள்கள் ஒவ்வொன்றும் கார்பன் மற்றும் பீங்கான் பாதுகாப்பு ஓடுகளின் மூன்று குவி அடுக்குகளுக்குள் யுரேனியம்-கார்பைடு எரிபொருள் மையத்தைக் கொண்டுள்ளது. ஒவ்வொன்றும் ஒரு மினியேச்சர் அழுத்தக் கப்பலாகச் செயல்படுகிறது, மீதமுள்ள அணுஉலையில் என்ன நடந்தாலும், வாயு கிட்டத்தட்ட உருகாமல் இருப்பதை உறுதி செய்கிறது.

இதுவும் ஒரு நல்ல விஷயம், ஏனெனில் எரிபொருளானது 93% U-235 இல் நிறைந்திருக்க வேண்டும் – மிகவும் ஆயுதங்கள் தரம் அல்ல, ஆனால் பூமியை அடிப்படையாகக் கொண்ட உலைகளில் பயன்படுத்தப்படும் வழக்கமான 2-3 சதவிகித செறிவூட்டலை விட அதிகமாக உள்ளது. மற்றொரு தனித்துவமான அம்சம் என்னவென்றால், கட்டுப்பாட்டு கம்பிகளுக்குப் பதிலாக, MULE மையத்தின் சுற்றளவைச் சுற்றி கட்டுப்படுத்தப்படும் ஆறு பிவோட்டிங் டிரம்களைப் பயன்படுத்துகிறது. இந்த டிரம்மின் ஒரு பக்கம் போரான் கார்பைடு போன்ற நியூட்ரான் உறிஞ்சியில் பூசப்பட்டுள்ளது, அதே சமயம் பெரிலியம் ஆக்சைடில் பூசப்பட்ட மற்றொரு பக்கம் நியூட்ரான் பிரதிபலிப்பாளராக செயல்படுகிறது. முக்கியமாக, முழு அமைப்பும் வெறும் 2.3மீ நீளமும் 0.78மீ அகலமும் கொண்டது, மேலும் 2.1 மெட்ரிக் டன்கள் மட்டுமே எடை கொண்டது – இன்றைய ஸ்டார்ஷிப் அல்லது நியூ க்ளென் போன்ற கனரக ராக்கெட்டுகளின் பேலோட் திறனுக்குள்.

சந்திர நகரங்கள் ஏன் எப்போது வேண்டுமானாலும் நடக்காது என்பதற்கான யதார்த்தமான காட்சியை ஃப்ரேசர் தருகிறார்.

சிஸ்டம் வேலை செய்கிறது என்பதை நிரூபிக்க, ஆசிரியர்கள் உருவகப்படுத்துதல்களுக்குத் திரும்பினர், ஏனெனில் ஒரு உண்மையான சோதனை அணு உலையை உருவாக்குவது மற்றும் இயங்குவது … கடினம். அவர்கள் பயன்படுத்திய மென்பொருளானது சர்ப்பன்ட் 2 என அறியப்பட்டது – இது ஒரு வகையான மான்டே-கார்லோ சிமுலேட்டர் ஆகும், இது மில்லியன் கணக்கான தனிப்பட்ட நியூட்ரான்களின் இயற்பியலை அவர்கள் அணு உலை வழியாகச் செல்லும் போது கணக்கிட அனுமதித்தது. உருவகப்படுத்துதலில், ஆசிரியர்கள் தங்களிடம் இருந்த வாயுவைக் கொண்டு பத்து வருட செயல்பாட்டு வாழ்க்கைக்கான இலக்கை நிர்ணயித்துள்ளனர்.

அவர்கள் அதை தண்ணீரிலிருந்து முற்றிலும் ஊதிவிடுகிறார்கள். பத்து வருட உருவகப்படுத்துதலுக்குப் பிறகு, கட்டுப்பாட்டு டிரம் சுமார் 5.34 டிகிரி மட்டுமே மாறியுள்ளது, மேலும் 98% க்கும் அதிகமான அசல் யுரேனியம் எரிபொருளானது பயன்படுத்தப்படாமல் உள்ளது. கணினியை மேலும் தள்ளிய பிறகு, அதன் தற்போதைய கட்டமைப்பில், MULE எரிபொருள் நிரப்பாமல் 95 ஆண்டுகள் செயல்பட முடியும் என்று ஆராய்ச்சியாளர்கள் கண்டறிந்தனர்.

வழியில் பிரச்சினைகள் இருக்காது என்று அர்த்தமல்ல. ஒரு வெளிப்படையானது, மையமானது தயாரிக்கப்படும் பொருள் – சூடான ஹீலியத்தை (வெப்ப பரிமாற்றத்திற்குப் பயன்படுத்தப்படும் வாயு) நிர்வகிப்பது எளிதானது அல்ல, மேலும் மட்பாண்டங்கள் வெப்பமாக அதிகமாக அதிர்ச்சியடைந்தால் உடைக்கும் பழக்கத்தைக் கொண்டுள்ளன. மற்றொரு பொறியியல் சவால் பாதுகாப்பு. தற்போதைய வடிவமைப்பு கதிர்வீச்சிலிருந்து தன்னைப் பாதுகாத்துக் கொள்ள எந்த கவசத்தையும் பயன்படுத்தவில்லை. அதற்கு பதிலாக, ஆசிரியர்கள் சில மீட்டர் சந்திர ரெகோலித்தின் கீழ் புதைக்கப்பட்டதாக பரிந்துரைக்கின்றனர் – ஒருவேளை ஸ்டார்கிராப்டியன் தொழில்நுட்பம் தான் கணினிக்கு அதன் பெயர் வந்தது. ஆனால் நிஜ வாழ்க்கையில், இந்த அணுஉலைகளில் ஒன்றைப் பொருத்தும் அளவுக்கு பெரிய துளை தோண்டக்கூடிய சந்திர துளையிடும் தொழில்நுட்பம் எங்களிடம் இல்லை.

இருப்பினும், ஒன்றை உருவாக்குவதற்கு அதிக நேரம் ஆகாது. அகழ்வாராய்ச்சி என்பது எந்த ஒரு நீண்ட கால சந்திர அடித்தளத்தின் முக்கிய அம்சமாகும், மேலும் அத்தகைய சக்திக்கு அணு உலையின் தொழில்துறை தசை தேவைப்படும். இந்த கட்டத்தில், நாங்கள் கொஞ்சம் கோழி மற்றும் முட்டை நிலைப்பாட்டில் இருக்கிறோம். ஆனால் எதிர்கால நிரந்தர சந்திர காலனிகளுக்கு சக்தி அளிக்க இந்த சாத்தியமான விருப்பத்தை பொறியாளர்கள் கொண்டு வந்துள்ளனர் என்பதை அறிவது நிச்சயமாக ஒரு நல்ல விஷயம். சந்திர மேற்பரப்பில் (அல்லது கீழ்) அத்தகைய உலையைப் பார்ப்பதற்கு சிறிது நேரம் ஆகலாம்.

மேலும் அறிக:

J. Mercz, P. Reiss, & C. Reiter – MULE — In-Situ Lunar Resources ஐ ஆதரிப்பதற்கான ஒரு பிளவு இணை உருவாக்க மின்நிலைய கருத்து

UT – ரேஸ் 2030 ஒரு சந்திர உலைக்கான

UT – நாசா சந்திர தளம் மற்றும் அணு செவ்வாய் பயணத்திற்கான லட்சிய திட்டத்தை வகுத்துள்ளது

UT – நிலவில் 10 ஆண்டுகள் நீடிக்கும் அணு உலையை உருவாக்க நாசா நிதியளித்தது.