Kilopower

Kilopower adalah proyek eksperimental Amerika Serikat untuk membuat reaktor nuklir baru untuk perjalanan luar angkasa. Proyek ini dimulai pada Oktober 2015, dipimpin oleh NASA dan Administrasi Keamanan Nuklir Nasional (NNSA) Departemen Energi. Pada tahun 2017, reaktor Kilopower dimaksudkan untuk hadir dalam empat ukuran, mampu menghasilkan satu hingga sepuluh kilowatt daya listrik (1–10 kW e) secara terus-menerus selama dua belas hingga lima belas tahun. Reaktor fisi menggunakan uranium-235 untuk menghasilkan panas yang dibawa ke konverter Stirling dengan pipa panas natrium pasif. Pada tahun 2018, hasil uji positif untuk reaktor demonstrasi Kilopower Reactor Using Stirling Technology ( KRUSTY ) diumumkan.^[1]^[2]^[3]^[4] ^[5]

Aplikasi potensial meliputi propulsi listrik nuklir dan pasokan listrik yang stabil untuk misi luar angkasa berawak atau robotik yang memerlukan daya dalam jumlah besar, terutama di tempat yang sinar mataharinya terbatas atau tidak tersedia. NASA juga telah mempelajari reaktor Kilopower sebagai pasokan daya untuk misi berawak ke Mars. Selama misi tersebut, reaktor akan menyediakan daya untuk mesin yang diperlukan untuk memisahkan dan menyimpan oksigen secara kriogenik dari atmosfer Mars untuk propelan wahana pendakian. Begitu manusia tiba, reaktor akan memberi daya pada sistem pendukung kehidupan dan kebutuhan lainnya. Studi NASA telah menunjukkan bahwa reaktor e 40 kW akan cukup untuk mendukung kru antara 4 dan 6 astronot.

Keterangan

Reaktor ini menggunakan bahan bakar paduan 93% uranium-235 dan 7% molibdenum. Inti reaktor adalah struktur paduan cor padat yang dikelilingi oleh reflektor berilium oksida, yang mencegah neutron keluar dari inti reaktor dan memungkinkan reaksi berantai berlanjut. Reflektor juga mengurangi emisi radiasi gamma yang dapat merusak peralatan elektronik di dalam reaktor. Inti uranium memiliki manfaat untuk menghindari ketidakpastian dalam pasokan radioisotop lain, seperti plutonium-238, yang digunakan dalam RTG.

Kontrol reaksi nuklir disediakan oleh batang tunggal boron karbida, yang merupakan penyerap neutron. Reaktor dimaksudkan untuk diluncurkan dalam keadaan dingin, mencegah pembentukan produk fisi yang sangat radioaktif. Setelah reaktor mencapai tujuannya, batang boron penyerap neutron dilepaskan untuk memungkinkan reaksi berantai nuklir dimulai. Setelah reaksi dimulai, peluruhan serangkaian produk fisi tidak dapat dihentikan sepenuhnya. Namun, kedalaman penyisipan batang kendali menyediakan mekanisme untuk menyesuaikan laju fisi uranium, yang memungkinkan keluaran panas sesuai dengan beban .

Pipa kalor pasif yang diisi dengan cairan natrium mentransfer panas inti reaktor ke satu atau lebih mesin Stirling piston bebas, yang menghasilkan gerakan bolak-balik untuk menggerakkan generator listrik linier. Titik leleh natrium adalah 98 °C (208 °F), yang berarti bahwa cairan natrium dapat mengalir bebas pada suhu tinggi antara sekitar 400 dan 700 °C (750 dan 1.300 °F). Inti fisi nuklir biasanya beroperasi pada sekitar 600 °C (1.100 °F).

Reaktor dirancang agar aman secara intrinsik dalam berbagai lingkungan dan skenario. Beberapa mekanisme umpan balik digunakan untuk mengurangi kehancuran nuklir. Metode utamanya adalah pendinginan pasif, yang tidak memerlukan mekanisme mekanis untuk mengalirkan pendingin. Desain reaktor mengatur diri sendiri melalui geometri desain yang menciptakan koefisien reaktivitas suhu negatif. Artinya, saat permintaan daya meningkat, suhu reaktor turun. Hal ini menyebabkannya menyusut, mencegah neutron bocor keluar. Hal ini pada gilirannya menyebabkan reaktivitas meningkat dan daya keluaran meningkat untuk memenuhi permintaan. Ini juga bekerja secara terbalik pada saat permintaan daya lebih rendah.

Lihat pula

Referensi

^ Jan Wittry, Gina Anderson (May 2, 2018). "Demonstration Proves Nuclear Fission System Can Provide Space Exploration Power" (Siaran pers). NASA. 18-031. Diarsipkan dari versi asli tanggal April 18, 2022. Diakses tanggal May 2, 2018.
^ "Kilopower Small Fission Technology (KP)". TechPort.nasa.gov. NASA. 2011-08-09. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2022-04-18. Diakses tanggal 16 May 2018.
^ Hall, Loura (November 13, 2017). "Powering Up NASA's Human Reach for the Red Planet". Space Tech. NASA. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2022-04-18. Diakses tanggal November 15, 2017.
^ McClure, Patrick Ray (2017-03-06). "Space Nuclear Reactor Development". Nuclear Engineering Capability Review. LA-UR-17-21904: 16. Diakses tanggal 16 May 2018.
^ "Kilopower Project media slides" (PDF). NASA.GOV. NASA and Los Alamos. Diarsipkan dari versi asli (PDF) tanggal 2021-11-18. Diakses tanggal January 26, 2018.

[Kilo_works-1] Jan Wittry, Gina Anderson (May 2, 2018). "Demonstration Proves Nuclear Fission System Can Provide Space Exploration Power" (Siaran pers). NASA. 18-031. Diarsipkan dari versi asli tanggal April 18, 2022. Diakses tanggal May 2, 2018.

[2] "Kilopower Small Fission Technology (KP)". TechPort.nasa.gov. NASA. 2011-08-09. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2022-04-18. Diakses tanggal 16 May 2018.

[NASA_20171113-3] Hall, Loura (November 13, 2017). "Powering Up NASA's Human Reach for the Red Planet". Space Tech. NASA. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2022-04-18. Diakses tanggal November 15, 2017.

[Space_Dev-4] McClure, Patrick Ray (2017-03-06). "Space Nuclear Reactor Development". Nuclear Engineering Capability Review. LA-UR-17-21904: 16. Diakses tanggal 16 May 2018.

[Media_event20180118-5] "Kilopower Project media slides" (PDF). NASA.GOV. NASA and Los Alamos. Diarsipkan dari versi asli (PDF) tanggal 2021-11-18. Diakses tanggal January 26, 2018.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]