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原子力

宇宙探査機の燃料となるプルトニウム238、2020年には枯渇する可能性 48

ストーリー by hylom
生産するんじゃなかったの? 部門より
danceman 曰く、

宇宙船のバッテリーに使用されるプルトニウム238が2020年頃までに枯渇しそう、という話が出ている。太陽光発電では出力が不足し、化学電池は持続時間が短く、核分裂システムは重すぎるなどほかのエネルギー源には問題があり、宇宙探査の未来に暗い影を落とし始めているという(本家/.Wired記事)。

1977年に打ち上げられたボイジャー1号、土星探査機カッシーニ、木星探査機ガリレオ、現在も火星探査を続けるキュリオシティーのいずれもプルトニウム238を燃料にしている。たとえばボイジャー1号においては、燃料が尽きるのは2025年とされており、このように宇宙探査機が長期間宇宙を旅することが可能なのも、プルトニウム238を燃料とする原子力電池を搭載しているからだ。

たとえばキュリオシティーの電池にはおよそ4.5キログラムのプルトニウム238燃料が含まれているが、現在米国で科学分野で利用できるプルトニウム238備蓄量はたったの16キログラム程度だという。これは米国に限ったことではなく、世界的にも使用できるプルトニウム238は枯渇しているそうだ

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  • by masdx (26644) on 2013年09月20日 17時06分 (#2463622) 日記

    どうなの?

    米国で25年ぶりプルトニウム生産再開、宇宙探査機向けに | ワールド | 米国 | Reuters
    http://jp.reuters.com/article/jpUSpolitics/idJPTYE92I03K20130319 [reuters.com]

    NASAとエネルギー省は、年間1.5─2キロのプルトニウム238を生産する計画。
    また、NASAは従来の4倍のエネルギーを生み出せる発電装置も開発中で、2016年にも完成する予定だという。

    ---
    パンが無ければじゃがいもで

    • by Anonymous Coward on 2013年09月24日 19時46分 (#2465231)

      日本も大型の未臨界炉を建設すれば作れるんじゃないの?
      未臨界炉自体は放射能対策や廃炉技術の開発に必要なものだから核融合炉より緊急性のあるものだと思うんだけど。
      福島事故直後も熊取の未臨界炉が活躍してましたよね。
      どっちかというと某助教の方が有名になりましたけど。

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    • by Anonymous Coward on 2013年09月25日 12時06分 (#2465626)

      Dancemanの謎の要約基準で、記事の導入部以外がごっそり落ちてまっているのでタレこみだけだとわかりませんが元記事には米国内で作る準備について書かれてます。

      他にも、米国で作らなくなってからはロシアが輸出国になっていて米国も買っていたが最近はロシアは売ってくれなくなったこと、2005年の米国内の残量と宇宙開発向けの利用比率とかの話も出ています。

      親コメント
    • by Anonymous Coward

      > パンが無ければじゃがいもで

      プルトニウムは給食に入ってる [togetter.com]くらいありふれてるみたいですよ。

  • 238Pu ほどの性能は出ないが、90Sr なら使用済み核燃料に多く含まれるので安い熱源になる。241Am も、238Pu より出力は落ちるが半減期が432年と長いので一世紀ぐらいは電力源に使えそう。まだ研究段階だが、137Cs なら除染作業で出た土に…いや、何でもない。他にも、かつてのソ連のスパイ衛星のように原子炉ごと飛ばすとか。これだと原子炉ごと大気圏に落ちてきたりもするが。いずれにせよ、238Pu はまた生産するらしいし。これは使用済み核燃料にちょびっと含まれる 237Np に中性子線を当てれば生成されるかと。Np は、ウランとは別の元素だから化学的性質の違いを利用して抽出はできるんじゃないかな。化学は苦手だったので良く知らないけど。それに、代替品も色々あるので、レアメタル不足の時みたいに工夫するんじゃないかな。
    • α崩壊する238Pu(5.6MeV)と違って、90Srってβ崩壊(550keV)なので崩壊エネルギー低くない?

      とおもったら、娘核種の90Yがすぐ崩壊(半減期64h)し、エネルギーも結構でかい(2.2MeV)のか。
      #もっとも、2.2MeVのβ線なんて遮蔽抜けちゃうから熱にならないかも。その点α線はすぐ止まるから効率いいのか?

      親コメント
    • by Anonymous Coward

      137Csはγ線源なのでエネルギーを得るのは難しいと思う。
      β線源の90Srの方がまだ使えそう

      90Srが約1億Bq/kg含まれる汚染水が8月時点で43万トンあるので、総量は4.3×1016Bq
      90Sr 1gで5兆Bqなので全量濃縮できるなら8.6kgの90Srが得られる。

      #人間の健康に対しては恐ろしく高い濃度だが、資源にするにはあまりに薄すぎるか?

  • by ei (19798) on 2013年09月27日 20時20分 (#2467267) 日記
    て表現がちょー駄目だめー。萌える等の化学反応でエネルギーを捻り出すぢゃあるまゐしー。

    # ふつー、熱源、動力源、エネルギー源、辺りが妥当かと…。
  • プルトニウムは冥王星に由来してたんでしたっけ。
  • by Anonymous Coward on 2013年09月20日 16時55分 (#2463613)

    作ればいいのに。

    • by Anonymous Coward on 2013年09月20日 20時45分 (#2463726)
      核兵器用のプルトニウム生産炉の副生成物だからなぁ。しかもプルトニウム自体の同位体の分離は難しいので、ネツプツニウムとして分離した後、中性子線照射ターゲットとしてもう一回炉心に入れなきゃならない。でも兵器用プルトニウム生産炉が止まってるので、実験炉レベルで中性照射して作らないといけない。
      親コメント
    • by Anonymous Coward

      半減期的にはアメリシウム241で代用できないのかな・・・?

  • by Anonymous Coward on 2013年09月24日 14時52分 (#2465063)

    なんか種類が違うの?
    アメリカさんいっぱいあげちゃうよーと輸出しちゃえばいいんじゃないの?

    • by Anonymous Coward
      よしあなたがまず調べるべきは「同位体」というワードだ
      • 実際、基になる使用済み核燃料は恐ろしいほどの量が原子力発電所の上の階の方のプールにあって今度津波に襲われたらどうなるかと危惧されてるし、
        六ケ所村の再処理施設も(度重なる失敗や事故で)稼働が絶望的なんだから使用済み燃料ごと米国に売りつけたらいいのではないですかね。

        http://www.cnic.jp/modules/radioactivity/index.php/22.html [www.cnic.jp]

        生成と存在
        地球上にあるものは人工放射能としてよい。プルトニウム-239(239Pu、2.41万年)を速い中性子で照射すると生成する。軽水炉内ではウラン-235(235U、7.04億年)の二重中性子捕獲を経て生じるネプツニウム-237(237Np、214万年)の中性子捕獲で生じるネプツニウム-238(238Np、2.12日)のベータ崩壊によっても生成する。
        1年間運転後の軽水炉内にあるプルトニウム1㎏中に約20g(放射能強度、1.3兆ベクレル)が含まれ、アルファ線を放出するプルトニウム同位体としてはもっとも放射能強度が大きい(「プルトニウム-239」を参照)。
        核兵器の爆発による生成量は少なく、放射能強度がプルトニウム-239の5%以下である。
        原子力電池に用いる高純度のものは使用済核燃料から分離したネプツニウム-237を原子炉照射してつくられる。

        使用済み核燃料の中のプルトニウムの中の5%がコレで、そのまま分離するのが無理だからネプツニウム237を分離して原子炉で放射線ぶつける必要がありますが。

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        • by Anonymous Coward

          いや、プルトニウム自体はあっても、238を作りだす量が世界的に減ってるという話だと思うが。

      • by Anonymous Coward

        数字がちっょと違うだけなら、化学反応で簡単にどうにでもなるでしょ

  • by Anonymous Coward on 2013年09月24日 23時50分 (#2465379)

    >現在米国で科学分野で利用できるプルトニウム238備蓄量はたったの16キログラム程度だという

    • by Anonymous Coward

      まあなんか気になる言い回しですよね。
      元記事ではさらっと"scientific (stock pile)"と書いてあるだけなので、
      言外に軍事用途は別にしてとかそういうことをことさら言いたい雰囲気はないと思います。

    • by Anonymous Coward

      米軍に分けてもらうっていうわけにはいかないのかな。

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コンピュータは旧約聖書の神に似ている、規則は多く、慈悲は無い -- Joseph Campbell

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