China acaba de dar un giro a la carrera lunar: sus científicos han detectado un fallo de diseño en el reactor de la NASA
Estados Unidos y China están midiendo sus capacidades espaciales en una carrera para construir la primera base lunar. Aunque la NASA saliera victoriosa de la anterior carrera a la Luna contra la Unión Soviética, no está tan claro que lleve la delantera en esta ocasión. Por ahora, los científicos chinos han encontrado fallos en un elemento crucial del programa lunar de la NASA: su fuente de energía.
El reactor lunar de la NASA. La NASA lidera los esfuerzos estadounidenses de habitar la Luna junto a sus socios de los Acuerdos de Artemisa. La agencia espacial china CNSA y la rusa Roscosmos avanzan, junto a un pequeño grupo de aliados, en el desarrollo de la Estación Internacional de Investigación Lunar (ILRS), que empezará a funcionar en 2036 y espera albergar a miles de científicos.
En la Luna, una noche dura 14 días terrestres, por lo que hará falta algo más que paneles solares para mantener el suministro energético de las instalaciones. La NASA lleva años desarrollando una pequeña planta de energía nuclear diseñada especialmente para funcionar en la superficie de la Luna. Este pequeño reactor de fisión se llama Fission Surface Power (FSP) y puede generar 40 kW de potencia.
China le ha encontrado un fallo. Los investigadores de la Corporación Nacional Nuclear de China (CNNC) examinaron la propuesta de la NASA y descubrieron aspectos mejorables en su diseño. Un estudio publicado por la revista científica china Atomic Energy Science and Technology repasa estas debilidades centrándose en la composición del combustible nuclear, el sistema de refrigeración y el control de seguridad del reactor estadounidense.
Los científicos chinos destacan el diseño compacto del reactor FSP, pero ven un error claro en la elección de combustible. Según su estudio, el uso de barras cilíndricas de uranio muy enriquecido requerirá gruesas capas de berilio como blindaje para controlar la intensa radiación.
Además, limitará la vida útil del reactor a unos ocho años debido al «fuel swelling» (expansión del combustible), un fenómeno que hace que el material aumente de volumen poco a poco por efecto de la radiación. A esto hay que sumar que el reactor cuenta con un mecanismo de control simple, menos seguro en situaciones críticas.
Quita, NASA, ya lo hacemos nosotros. Además de señalar los problemas del diseño estadounidenses, los científicos de la CNNC presentaron una versión mejorada del reactor nuclear lunar tomando como referencia tanto el diseño de la NASA como un antiguo reactor espacial soviético llamado TOPAZ-II. Las mejoras principales que introduce el reactor lunar chino son:
- Barras de combustible en forma de anillo: En vez de cilindros sólidos, las barras tienen forma anular, como un anillo hueco. Dentro llevan pequeñas pastillas de dióxido de uranio cubiertas por acero inoxidable, lo que permite que el calor generado por la reacción nuclear pueda disiparse mejor, usando el interior y el exterior del anillo para la refrigeración
- Sistema de enfriamiento doble: El reactor chino tiene un sistema de refrigeración basado en un metal líquido (NaK-78) que fluye por los canales internos y externos de las barras de combustible anulares. Este diseño permite que la temperatura del reactor se mantenga por debajo de 600 °C, lo que mejora la seguridad y estabilidad del reactor
- Moderador de neutrones más eficiente: El diseño chino utiliza un material llamado hidruro de itrio (YH1.8) como moderador, el material encargado de ralentizar los neutrones, mejorando la reacción nuclear y haciéndola más eficiente. El hidruro de itrio es más estable que los moderadores nucleares tradicionales (como el hidruro de circonio), lo que evita fugas peligrosas de hidrógeno y aumenta la seguridad y vida útil del reactor
- Menos combustible nuclear necesario: Gracias a su diseño y el uso del hidruro de itrio como moderador, el reactor chino necesita solo 18,5 kg de uranio-235 frente al reactor FSP de la NASA, que requiere aproximadamente 70 kg de U-235, casi cuatro veces más. La reducción de peso es esencial en misiones espaciales, no solo por ahorro de costes, sino porque se están lanzando materiales nucleares a través de la atmósfera terrestre
Tu turno, Estados Unidos. El reactor chino es hasta un 75% más eficiente que el de la NASA, y promete una vida útil de 10 años, frente a los ocho del reactor estadounidense. Este avance posicionaría potencialmente a China por delante de Estados Unidos en el objetivo de establecer una presencia sostenida y autosuficiente en la Luna, puesto que la energía constante que permite un reactor nuclear será fundamental para poder sostener bases habitadas a largo plazo.
Pero el diseño de la NASA no es monolítico ni está cerrado. Lo esperable es que, al igual que ha hecho China, la agencia aproveche las investigaciones de su oponente para mejorar su propia tecnología. Lo que podría acabar pasando también con las empresas que desarrollan pequeños reactores modulares (SMR) para el suministro de electricidad en la Tierra. Si algo tienen las carreras espaciales es que mejoran, a base de investigación, tecnologías que acaban trasladándose a otras industrias.
Imágenes | NASA
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