Plutonio-238 como fuente de energía para naves espaciales
A fondo

Plutonio-238 como fuente de energía para naves espaciales

La exploración espacial necesita fuentes energéticas potentes; el radisótopo Plutonio-238 tiene numerosas ventajas, pero hace falta conseguir su producción a gran escala para garantizar su suministro.

Desarrollo de tecnología para la producción a gran escala

La corporación nuclear rusa Rosatom ha lanzado un proyecto –realizado por especialistas científicos del Instituto de Física e Ingeniería de Sistemas de Energía AI Leipunsky (IPPE) en Obninsk– consistente en el desarrollo a gran escala de la tecnología necesaria para producir plutonio-238 (Pu-238) en los reactores de neutrones rápidos de la central nuclear rusa de Beloyarsk. El objetivo es utilizar este plutonio como fuente energética para naves espaciales y varias instalaciones autónomas remotas.

Central nuclear de Beloyarsk (Foto: Nei Magazine)
Central nuclear de Beloyarsk (Foto: Nei Magazine)

Pu-238 en los generadores de las naves espaciales

En el espacio no hay gasolineras ni enchufes. Por eso, algunas naves espaciales que exploran el sistema solar utilizan lo que se conoce como “energía de radisótopos”.

El Pu-238 alimenta los generadores termoeléctricos (RTG por sus siglas en inglés) que se utilizan en las misiones de investigación interplanetaria.

Los RTG son sistemas ligeros, compactos y tremendamente fiables que utilizan las naves espaciales. Aportan electricidad mediante el uso del calor producido por la descomposición radiactiva natural del Pu-238 al convertirse en dióxido de plutonio. La gran diferencia de temperatura entre el combustible y el entorno frío del espacio se aplica mediante uniones metálicas sólidas (termopares), que generan una corriente eléctrica sin utilizar piezas móviles.

Además, el Pu-238 tiene una vida media relativamente larga (en torno a 88 años), lo que quiere decir que puede generar calor durante mucho tiempo y presenta enormes ventajas para la exploración espacial actual. En comparación, el polonio-210, que se utilizaba en los prototipos de RTG anteriores, tiene una vida media de 138 días.

El plutonio-238 presenta enormes ventajas para la exploración espacial actual

Trabajadores instalando un RTG en la nave espacial Cassini (Foto: NASA)
Trabajadores instalando un RTG en la nave espacial Cassini (Foto: NASA)

¿Cómo y dónde se produce el Pu-238?

El Pu-238 se obtiene en un reactor nuclear al irradiar el isótopo Neptunio-237 procedente del reproceso de combustible nuclear irradiado.

Al ser un isótopo de fabricación, la mayor limitación es la dificultad para producir cantidades suficientes. En Estados Unidos se producía en las instalaciones del Departamento de Energía de Savannah River, pero esta actividad cesó en los años ochenta. Ahora, el Laboratorio Nacional de Oak River en Tennessee lo ha empezado a producir para abastecer las misiones planetarias de la NASA, como el Perseverance Rover en Marte.

En Rusia, se produce Pu-238 en los reactores industriales de Rosatom de la Asociación de Producción Mayak de Ozersk y también los reactores de neutrones rápidos de la central nuclear de Beloyarsk producen hasta 100 kg al año.

 

La exploración espacial contará con una gran ventaja para acelerar su evolución si se consigue producir el Pu-238 a gran escala

El objetivo de estos proyectos es estudiar las capacidades y viabilidad técnica de una producción de plutonio-238 a gran escala. Si se consigue, la exploración espacial contará con una gran ventaja para acelerar su evolución.

Fuentes: NEI Magazine y NASA

Foto de portada: Pastilla de plutonio-238. Wikimedia Commons