La NASA y la Administración Nacional de Seguridad Nuclear (NNSA) del Departamento de Energía han demostrado con éxito un nuevo sistema de energía de reactor nuclear que podría permitir misiones tripuladas de larga duración a la Luna, Marte y destinos más allá.
La NASA anunció los resultados de la demostración, llamada experimento Kilopower Reactor Using Stirling Technology (KRUSTY), durante una conferencia de prensa en su Glenn Research Center en Cleveland. El experimento de Kilopower se realizó en el sitio de seguridad nacional de Nevada de la NNSA desde noviembre de 2017 hasta marzo.
"La energía segura, eficiente y abundante será la clave para la futura exploración robótica y humana", dijo Jim Reuter, administrador asociado interino de la NASA para la Dirección de Misión de Tecnología Espacial (STMD) en Washington. "Espero que el proyecto Kilopower sea una parte esencial de las arquitecturas de energía lunar y de Marte a medida que evolucionan".
Kilopower es un sistema de energía de fisión pequeño y liviano capaz de proporcionar hasta 10 kilovatios de energía eléctrica, suficiente para que funcionen varios hogares medios, de forma continua durante al menos 10 años. Cuatro unidades Kilopower proporcionarían la potencia suficiente para establecer un puesto avanzado en las misiones espaciales.
Según Marc Gibson, ingeniero principal de Kilopower en Glenn, el sistema de energía pionero es ideal para la Luna, donde la generación de energía a partir de la luz solar es difícil porque las noches lunares equivalen a 14 días en la Tierra.
"Kilopower nos da la capacidad de realizar misiones de mayor potencia y explorar los cráteres sombreados de la Luna", dijo Gibson. "Cuando comencemos a enviar astronautas para largas estancias en la Luna y en otros planetas, eso requerirá una nueva clase de energía que nunca antes habíamos necesitado".
El prototipo de sistema de energía utiliza un núcleo de reactor de uranio 235 sólido y fundido, aproximadamente del tamaño de un rollo de toalla de papel. Las tuberías de calor pasivas de sodio transfieren el calor del reactor a los motores Stirling de alta eficiencia, que convierten el calor en electricidad.
Según David Poston, diseñador jefe de reactores del Laboratorio Nacional Los Álamos de NNSA, el experimento reciente en Nevada tenía dos objetivos: demostrar que el sistema puede generar electricidad con energía de fisión y demostrar que el sistema es estable y seguro. No importa en qué ambiente se encuentre.
"Lanzamos todo lo que podíamos en este reactor, en términos de escenarios operativos nominales y fuera de lo normal, y KRUSTY pasó todas las pruebas con gran éxito", dijo Poston.
El equipo de Kilopower realizó el experimento en cuatro fases. Las dos primeras fases, realizadas sin energía, confirmaron que cada componente del sistema se comportó como se esperaba. Durante la tercera fase, el equipo aumentó la potencia para calentar el núcleo gradualmente antes de pasar a la fase final. El experimento culminó con una prueba de 28 horas a plena potencia que simuló una misión, que incluyó el arranque del reactor, la rampa de potencia máxima, el funcionamiento estable y el apagado.
A lo largo del experimento, el equipo simuló la reducción de potencia, los motores fallidos y las tuberías de calor fallidas, lo que demuestra que el sistema podría continuar funcionando y manejar con éxito múltiples fallos.
"Pusimos el sistema a prueba", dijo Gibson. "Comprendemos muy bien el reactor, y esta prueba demostró que el sistema funciona de la manera en que lo diseñamos para funcionar. No importa en qué entorno lo expongamos, el reactor funciona muy bien".
El proyecto Kilopower está desarrollando conceptos de misión y realizando actividades adicionales de reducción de riesgos para prepararse para una posible demostración de vuelo en el futuro. El proyecto seguirá siendo parte del programa de cambio de juego de STMD con el objetivo de la transición al programa de Misión de demostración de tecnología en el año fiscal 2020.
El proyecto Kilopower está dirigido por Glenn, en asociación con el Centro Marshall para Vuelos Espaciales de la NASA en Huntsville, Alabama, y NNSA, incluyendo su Laboratorio Nacional Los Alamos, el sitio de seguridad nacional de Nevada y el complejo de seguridad nacional Y-12.
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