Egy kanadai atomreaktor- és üzemanyag-tervező cég szerint az űrkutatásnak és az atomenergiának hosszú múltja van együtt, de a hasadási energia teljes potenciálját még ki kell használni a Földön túl.

Az X-Energy cég célkitűzése, hogy olyan következő generációs nukleáris reaktort építsen, amely kielégíti jövőbeli energiaszükségletünket a Föld bolygón és azon kívül is. A távlati tervek elsősorban a Holdra vonatkoznak, ahol egy éjszaka 14 földi napig tart és a Déli-sark egyes régióit évmilliárdok óta nem éri a napfény. Ez teszi a Hold déli pólusa roppant barátságtalan hellyé ennek ellenére ez is szerepel a NASA első holdbázisának helylistáján. A cég szakemberei úgy látják, hogy az atomenergia tartós emberi jelenlétet teremt a Holdon, és hosszú ideig nem lesz szükség a reaktor karbantartására. Ám a Holdon való tartós emberi jelenlét egyik alapja a megbízható és önfenntartó energiaforrás, amely kevés karbantartást igényel.

A mai napig a radioizotópos termoelektromos generátorok (RTG-k) jelentik az egyetlen atomenergia-forrást az űrben. A Szovjetunióban az első kísérleti radioizotópos termoelektromos generátor 1962-ben készült. Működése egyszerű: a magas sugárzás hőt termel, az üzemanyag és a hűtőborda hőmérsékleti különbsége pedig lehetővé teszi a hőelemek elektromos áramtermelését. Az RTG-k elsősorban alternatívaként szolgáltak a napenergiával működő űrbeli alkalmazásokhoz. A napenergia jól működik az alacsony Föld körüli pályán lévő műholdak vagy a belső Naprendszer küldetései során. De a hosszabb távú Hold-projekteknek meg kell küzdeniük a hosszabb idejű napfény hiányával.

Az atomenergia ipari cégei, szereplői híresek a fejlesztésekről.

Az Intuitive Machines építette fel a világ első magántulajdonban lévő holdraszállóját, amely 2022 elején a tudomány hasznos terhét a Holdra repíti majd. A Nova-C napelemes és úgy tervezték, hogy egy holdi napig üzemeljen. Amikor beköszönt a Hold-éjszaka, az űrhajó elsötétül, amíg a Nap ismét fel nem kel, két héttel később. 

Ez a fajta áramkimaradás viszont nem elfogadható a jövőbeli holdbázisok lakói számára, hiszen szükséges a folyamatos hő és energia biztosítása a hosszú holdi éjszakán. Az RTG-k kiválóan alkalmasak kevésbé energiaigényes alkalmazásokhoz, például tudományos kísérletekhez. A NASA összes roverjét is nukleáris hőgenerátorok hajtották, köztük a legújabb Mars-járót, a Perseverance-t. (Ez az első, amelyet az USA-ban gyártott nukleáris üzemanyag hajt.)

De az RTG-kel ellentétben csak egy atomreaktor képes előállítani azt az energiát, amely egy holdbázis fenntartásához szükséges. 

Az atomreaktor néhány kulcsfontosságú tekintetben különbözik az RTG-től. Az RTG-vel ellentétben az atomreaktor nem passzív. Ahelyett, hogy egy bomló forrásból származó hőt használna fel a közvetlen villamosenergia-termeléshez, az atomerőmű a nukleáris hasadásból származó energiát használja fel folyadék felmelegítésére és egy villamosenergia-átalakító meghajtására. Ez nemcsak energiahatékonyabb, hanem azt is jelenti, hogy a reaktor nagyságrendekkel több energiát tud szolgáltatni, mint egy RTG. Ezenkívül egy nukleáris reaktor úgy is megtervezhető, hogy kiegészítő szolgáltatásokat nyújtson, például fűtést az áramtermelés mellett. Ez különösen hasznos lehet a Hold hőigényes ipari folyamataihoz, például építőanyagok előállításához.

Az ötlet, hogy nukleáris reaktorokat használjanak egy holdbázis működtetéséhez régről gyökerezik az űrközösségben. A NASA évtizedek óta kutatja a koncepciót, és még egy kis kutatóreaktort is kifejlesztett annak életképességének bizonyítására. Most, hogy a NASA visszatér a Holdra, és az évtized végére holdbázist létesít, az ügynökség a holdkutatáshoz a hasadáson alapuló atomreaktorok fejlesztését helyezte előtérbe.

Arra azonban ne számítsunk, hogy bármilyen hűtőtorony emelkedik majd a Hold felszínén!

A jövő reaktorai – mind a Földön, mind a Holdon – elég kicsik és moduláris felépítésűek lesznek. Olyanok, amelyek lehetővé teszik, hogy a méretileg skálázható, potenciálisan nagy energiaigények kielégítésére, több kis modul összekapcsolásával szolgáljanak egy jövőbeli holdhálózatot. Éppen ezért történt, hogy a NASA és az amerikai Energiaügyi Minisztérium felmérte a Hold- és Mars-kutatási igényeiket. Majd tervezési koncepciókat kért egy kisméretű, hasadásra épülő energiatermelő rendszerhez, amelyet már 2026-ban el tudnak szállítani a Holdra. A rendszernek képesnek kell lennie arra, hogy legalább 10 kilowatt elektromos áramot termeljen, és legalább 10 évig folyamatosan üzemeljen. További elvárás, hogy az erőmű összsúlya nem haladhatja meg a 3500 kilogrammot, és fel kell férnie egy holdraszállóra. 

Az X-energy innovatív kialakítása és zászlóshajója az Xe-100 kis moduláris reaktor, amely a Holdon is működhet.

Az atomenergia jövőre méretezett, HTGR technológián alapuló, IV. generációs reaktortechnológia képviselője az Xe-100 egy 80 MW-os reaktor, amelyet négymodulos 320 MW-os erőművé lehet méretezni. 60 éves élettartamra tervezték magas üzemanyag-ciklussal (160 GWd/tHM). Egyébként az X-energy egy szabadalmaztatott TRISO-X üzemanyaggal is rendelkezik az ellátás biztosítása, a minőség javítása és a költségek csökkentése érdekében. Erről az Amerikai Energiaügyi Minisztérium azt állítja, hogy a TRISO részecskék a legerősebb nukleáris üzemanyagok a földön.