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NASAのキロパワープロジェクトは宇宙用に作られた原子炉を実証している

NASAのキロパワープロジェクトは宇宙用に作られた原子炉を実証している
キロパワー設備
3月のテスト中、キロパワーの主任エンジニアであるマーク・ギブソン氏とヴァンテージ・パートナーのジム・サンジ氏が、ネバダ国立安全保障サイトでキロパワーの組立装置にハードウェアを設置している。(NNSS写真)

これは月と火星の原子炉にとっては小さな一歩だが、まだ大きな飛躍がいくつか残っている。

最終的には、NASA の Kilopower プロジェクトで開拓された技術によって、地球外の前哨基地の照明を点灯し続けるために必要な電力を供給できるようになり、宇宙資源を前哨基地に必要な呼吸可能な空気、水、ロケット燃料に変換できるようになる。

「月へ、そして最終的には火星へ向かう際には、太陽光に頼らずに、おそらく大規模なエネルギー源が必要になるだろう」と、NASAの宇宙技術担当次官代理ジム・ロイター氏は本日、クリーブランドのグレン研究センターで行われた記者会見で説明した。

最初のステップは、この技術が確実に安全に機能することを確認することです。NASAと米国エネルギー省国家核安全保障局（NNSA）の関係者は、昨年11月から3月にかけてNNSAのネバダ国立安全保障施設で実施した一連の試験で、この確認作業を完了したと述べています。

重要なテストは、キロパワーチームが試験炉を28時間真空チャンバー試験にかけた際に行われました。この試験は、起動、ランプアップ、定常運転、そして停止を含む完全な発電サイクルをシミュレートするものでした。この発電システム（スターリング技術を用いたキロパワー原子炉、略称KRUSTY）は、複数の故障にどう対処するかを確認するための追加テストを受けました。

「私たちは、通常運転と通常以外の運転シナリオの両方において、この原子炉に全力を注ぎ、クラスティーは見事に合格しました」とNNSAロスアラモス国立研究所の原子炉主任設計者、デビッド・ポストン氏は報道発表で述べた。

核分裂発電システム
月面に設置されたキロパワー原子炉とそのラジエーターを描いた芸術家の構想図。(NASAのイラスト)

このシステムの電力は、ペーパータオルのロールほどの大きさのウラン235原子炉の炉心から供給されます。パッシブソーラーヒートパイプは、炉心から数キロワット相当の熱エネルギーを高効率スターリングエンジンに伝達し、そこで熱は電力に変換されます。

「これは米国で40年ぶりの、新しい核分裂炉コンセプトの原子力発電運用だ。宇宙だけでなく、NASAだけでなく、米国のあらゆる分野においてもそうだ」とポストン氏は本日の記者会見で述べた。

初期テストでは1キロワットの電力を生成しましたが、出力は最大10キロワットまで拡張でき、少なくとも10年間は​​連続的に供給できます。「これは今後の大きな土台となるでしょう」とロイター氏は述べました。彼は、月面基地には最大40キロワット、つまりキロパワー原子炉4基分の出力が必要になると予測しています。

自己制御システムは、運転中、たとえ通常とは異なる条件下でも、炉心の温度を摂氏800度（華氏1,472度）前後の一定温度に保つように設計されています。つまり、この原子炉は、宇宙飛行士が近くにいなくても、月や火星で安全に運転できるということです。

「彼らは原子炉制御システムの前にずっと座り続けたいと思っているわけではないだろう」とポストン氏は語った。

今後18カ月間、NASAとNNSAは、飛行実証につながると予想される次の段階の試験に向けた規制上および技術上の要件を策定する予定だ。

ロスアラモス研究所のキロパワー・プロジェクトリーダー、パトリック・マクルーア氏は、認証手続きはNASAの放射性同位元素熱電発電機（RTG）に現在使用されているものをモデルにしていると述べた。このRTGは、火星探査車キュリオシティや、現在冥王星の周回軌道を周回中の探査機ニューホライズンズなど、無人宇宙船に電力を供給している。

「原子炉のプロセスに何らかの変更を加えることは可能だと信じている」とマクルーア氏はGeekWireに語った。

マクルーア氏は、原子炉は惑星外の目的地に到着して初めて核分裂を開始するように設計されており、その運転モードでは「一般の人々へのリスクはほとんど、あるいは全くないはず」だと述べた。

NASAとNNSAはKRUSTY試験プロジェクトを2,000万ドル未満で成功させたが、チームメンバーは、宇宙対応型の原子炉の建造費用を予測するのは時期尚早だと述べた。計画通りに進めば、NASAは2020年代半ばに中型商用着陸船で1,500キログラム（3,300ポンド）の実証用原子炉を月面に打ち上げる可能性がある。

ポストン氏は、キロパワーの技術には地上での副次効果もあるかもしれないと述べた。

「軍事用途であろうと、ある程度の電力が必要となる遠隔地の採掘作業であろうと、展開型原子炉には様々な用途があります。そこでは経済的に実現できるかもしれません」と彼は述べた。「電力網への電力供給を目指すのは…まだ遠い道のりです。商用電力への応用はおそらくないでしょうが、この原子炉には特別な用途があります。」

ちなみに、小規模の原子力発電システムは現在、地上での応用を目的に、マイクロソフトの共同創業者であるビル・ゲイツ氏が一部出資するシアトル地域のベンチャー企業 TerraPower を含む多くのスタートアップ企業で開発中である。