核航天器燃料的生產目前是一種日益減少的資源，可能會在2020年代初期進入高速運轉狀態。
由一家名為技術解決方案管理公司 (TSM) 領導的公私合作伙伴關係旨在到 2022 年左右開始生產可用數量的鈽-238 (Pu-238) —— 這種材料為深空探測器提供動力，例如 NASA 的好奇號火星探測車和 新視野號冥王星探測器。
TSM 執行長 Billy Shipp 表示，這項新公佈的專案將補充而非取代美國能源部 (DOE) 目前正在進行的 Pu-238 生產工作。[美國製造鈽-238用於深空探索（影片）]
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TSM 的工作“可以在鈽的生產中建立冗餘；如果 [NASA] 任務需要增加產能，它可能會潛在地增加產能，因此，它可以最大限度地降低太空計劃的總體專案風險，”曾任 DOE 艾達荷國家工程與環境實驗室（現稱為艾達荷國家實驗室，或 INL）主任的 Shipp 告訴 Space.com。
核動力探索
Pu-238 是 放射性同位素溫差發電機 (RTG) 的關鍵成分，它將放射性物質自然衰變為鈾-234 時產生的熱量轉化為電能。
幾十年來，NASA 大多數標誌性的行星探測任務都依賴於 RTG，包括雙子 旅行者 1 號和旅行者 2 號探測器、海盜 1 號和海盜 2 號火星著陸器以及卡西尼號土星軌道器。
美國過去常常在 DOE 位於南卡羅來納州的薩凡納河遺址生產此類航天器所需的 Pu-238，作為該設施武器工作的副產品。（Pu-238 不是 製造炸彈的材料，但其近親 Pu-239 是。）
隨著冷戰的結束，該生產線於 1988 年停止。美國於 1992 年開始從俄羅斯購買 Pu-238，但在 2010 年收到了來自莫斯科的最後一批貨物。從那時起，美國的庫存一直在縮減；機構官員表示，NASA 的配額目前已降至約 77 磅（35 公斤），其中只有一半在目前的狀態下可用（儘管其餘部分可以透過與新生產的 Pu-238 混合來達到標準）。
NASA 目前的 RTG 設計，即多工放射性同位素溫差發電機，需要 10.6 磅（4.8 公斤）的 Pu-238。因此，目前美國擁有足夠的 Pu-238 為另外三到四個深空任務提供動力。[核發電機為 NASA 深空探測器提供動力（資訊圖）]
Pu-238 重啟——兩次？
但是，避免核燃料短缺的努力正在進行中。
DOE 最近啟動了一項 新的 Pu-238 生產計劃，該計劃於 2015 年底在田納西州橡樹嶺國家實驗室 (ORNL) 製造了一個 1.8 盎司（50 克）的樣品。DOE 官員表示，如果一切按計劃進行，這條生產線應在 2023 年之前開始每年生產 NASA 要求的量 —— 3.3 磅（1.5 公斤）的 Pu-238。
Shipp 說，TSM 的生產將補充 DOE 的生產。
該公司在幾周前在佛羅里達州奧蘭多舉行的 2017 年太空核技術和新興技術會議上公開宣佈了其計劃，但該專案已經進行了幾年。
Shipp 說：“我們非常低調地完成了這個專案，因為在我們對如此高水平的組織能夠支援它有信心之前，我們根本不想進行任何形式的公開宣告。”
他提到的組織是新的 Pu-238 生產工作的關鍵合作伙伴：加拿大核實驗室 (CNL)、DOE 的太平洋西北國家實驗室 (PNNL) 以及安大略省政府擁有的公司安大略省發電公司 (OPG)。
Shipp 說：“以下是其工作原理。PNNL 開發了生產由錼-237 製成的“靶”的新技術。這些靶將被運送到安大略省的 CNL 喬克河實驗室，在那裡它們將被組裝成反應堆束。然後，這些束將運往 OPG 的達靈頓反應堆，在那裡它們將被輻照以生成 鈽-238。然後，這些束將返回 CNL 進行拆卸和化學處理。（DOE 的鈽生產線也同樣複雜，涉及 ORNL、INL 和新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯國家實驗室。）”
Shipp 說：“OPG 反應堆已經產生鈷-60，用於消毒外科和醫療裝置。因此，商業同位素生產並不是一個陌生的概念。”
他說：“這方面沒有已知的障礙，因此我們從監管基礎和技術基礎兩方面都非常有信心它會向前發展。”
Shipp 說：“事實上，該專案正在進行中，由 TSM 管理。（TSM 還獲得了 PNNL 技術的許可。）已經建造了兩個錼-237 靶，並且本月已將它們放入 CNL 反應堆中進行鑑定。一個靶將保留 90 天，另一個將保留 300 天。”
Shipp 說：“該專案的下一階段 —— 團隊的目標是在今年年底開始，如果可以籌集到足夠的資金 —— 涉及反應堆束的鑑定。然後，該專案將開發和演示從開始到結束的 Pu-238 生產的整體“流程圖”。”
Shipp 說：“如果一切按計劃進行，TSM 領導的工作最早可能在 2022 年投入生產。該過程旨在每年生產 11 磅（5 公斤）的 Pu-238，但如果客戶需要，產量可能會增加近一倍。”
他說，該客戶很可能是 DOE（以及擴充套件而言，NASA），主要是因為製造靶所需的錼-237 來自美國聯邦政府。Shipp 還預計在總體制造戰略上與 DOE 進行一定程度的合作。
他說：“我們的願望是為 DOE 建立一個完全整合的鈽-238 任務，而我們只是其中的一部分。”
Shipp 補充說：“除了使 Pu-238 生產系統更加強大之外，TSM 領導的工作還可以幫助該國重建其核燃料儲備，從而有可能在未來實現更多的行星探索。”
Shipp 說：“我們的太空計劃是一個動態的計劃。“我們隨時準備協助該計劃的發展。” [NASA 最偉大的 10 個科學任務]
與 NASA 對話
Shipp 說，他的團隊已經與 NASA 非正式地討論了其計劃。他補充說，正式討論應該很快開始；該小組計劃向 DOE 和 NASA 提交一份資金提案，以幫助支付其專案第二階段（束的鑑定）的費用。
航天局行星科學部門副主任 David Schurr 說：“假設目前的 DOE 製造工作按計劃進行，NASA 不會很快面臨 Pu-238 短缺。”
Schurr 告訴 Space.com：“這顯然足夠用到 2030 年。”（他拒絕進一步預測未來，稱對 NASA 2030 年後的計劃瞭解還不夠。）
Schurr 對在 Pu-238 生產線中增加另一個參與者表示理論上的支援：“擁有其他反應堆來源是件好事，”他說。但他強調，負責鈽生產的是 DOE 而不是 NASA，因此將主要負責評估 TSM 集團的任何提案。
Schurr 說：“歸根結底，我正在尋找廉價的方式來完成我的工作。“因此，如果 DOE 說他們喜歡它，那麼我就感興趣。””
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