Bu pilin ömrü 433 yıl: İnsanlık ve uzay tarihini değiştirecek

Plütonyum ve Amerikyum: Radyoizotop Güç Sistemlerinde Yeni Seçenek

Uzay araçlarının enerji ihtiyacı 1960’lardan bu yana radyoizotop güç sistemleri (RPS) olarak bilinen nükleer pillerle karşılanıyor. Voyager 1 ve 2, New Horizons, Curiosity ve Perseverance gibi görevler bu teknolojiyle çalıştı. Satürn’ün uydusu Titan’ı keşfedecek Dragonfly uçuş aracı da aynı sistemi kullanacak. RPS’lerin çalışma prensibi basittir: kararsız yapıda olan radyoizotopların bozunması sırasında açığa çıkan ısı, pile dönüşür.

NASA, bu pillerde onlarca yıldır yarı ömrü 88 yıl olan plütonyum-238’i kullandı. Şimdi gündemde olan amerikyum-241’in yarı ömrü ise yaklaşık 433 yıla ulaşıyor. Bu fark, uzay araçlarının çok daha uzun görevler yapabilmesinin önünü açabilir.

Ocak 2025’te Kurulan İşbirliği ve Araştırma Hedefleri

NASA’nın Glenn Araştırma Merkezi ile Leicester Üniversitesi, Ocak 2025’te amerikyum-241’i uzay görevleri için test etme konusunda ortaklık kurdu. Ekipler ayrıca bu yakıttan elektrik üretiminin en verimli yöntemini araştırıyor. Öne çıkan teknoloji serbest pistonlu Stirling dönüştürücü. Geleneksel krank mili sisteminden farklı olarak pistonlar mikro yerçekiminde motor içinde serbestçe hareket edebiliyor.

Glenn’deki bir dönüştürücü 2020’de RPS ile 14 yıl kesintisiz ve bakımsız çalışma süresine ulaşmıştı. Glenn’in Isıl Enerji Dönüşüm Birimi şefi Wayne Wong o dönem şu değerlendirmeyi yapmıştı: “Bu yeni eşik özellikle önemli. Daha önceki uçuş projelerinde radyoizotop güç sistemleri için görev süresi gereksinimi 14 yıl olarak belirlenmişti. Uzun yolculuk gerektiren dış gezegen görevleri için bu kritik bir eşik.”

Yakıt Seçiminde Katı Güvenlik Kriterleri

Bir izotopun NASA görevlerinde yer alabilmesi için katı standartları karşılaması gerekiyor. Yakıtın insan vücudu için zehirli olmaması veya en düşük düzeyde toksik olması ve suda çözünmez yapıda bulunması şart. Bu nedenle yakıt seramik formunda üretiliyor; böylece buharlaşıp solunması yerine büyük parçalara ayrılıyor ve yutulsa bile vücut tarafından emilemez hale geliyor. Ayrıca yüksek sıcaklıklarda kararlı kalması ve az miktarla yoğun ısı üretebilmesi bekleniyor. Bugüne dek bu elemeyi yalnızca plütonyum-238 geçebilmişti.

Plütonyum Üretimindeki Kesinti ve Amerikyum Geliştirmeleri

Plütonyum-238’in üretimi 2011’e kadar tam 30 yıl askıda kaldı. O yıl NASA, hükümetten aldığı fonla Enerji Bakanlığı Nükleer Enerji Ofisi aracılığıyla üretimi yeniden başlattı. İzotop şu anda Oak Ridge, Idaho ve birkaç ulusal laboratuvarda üretiliyor. Amerikyum-241’in üretim süreci ise Los Alamos Ulusal Laboratuvarı’nda verimlilik ve güvenlik açısından geliştirilme aşamasında.