p Depois de sua longa jornada para Marte começando neste verão, O rover Perseverance da NASA será movido pela superfície do planeta em parte por plutônio produzido no Laboratório Nacional Oak Ridge do Departamento de Energia. p "Marte 2020 será a primeira missão da NASA que usa plutônio-238 produzido por ORNL, "disse Alan Icenhour, diretor de laboratório associado para ciência e engenharia nuclear no ORNL. "Esta conquista representa incontáveis ​​horas de trabalho por uma equipe dedicada do ORNL, e é gratificante ver este trabalho dar frutos. Ajudar a NASA em sua missão a Marte é um momento significativo na história do laboratório. "

Como outros rovers em missões no espaço profundo, O poder de viagem do Perseverance em Marte vem de geradores termoelétricos que criam eletricidade a partir do calor gerado pela decomposição do plutônio-238 na forma de pelotas de óxido cerâmico. Pu-238 produz calor à medida que se decompõe, e o gerador termoelétrico de radioisótopo multi-missão do rover converte esse calor em eletricidade para carregar as baterias de íon-lítio que movem o rover e alimentam os instrumentos que ele usará na superfície do Planeta Vermelho.

Pu-238 é ideal para viagens ao espaço profundo devido à sua longa meia-vida de quase 88 anos, mas tem sido escasso. Anteriormente, o estoque dos EUA consistia principalmente em Pu-238 produzido na usina nuclear de Savannah River no final dos anos 1980, que desde então tem se deteriorado. Mas a produção de Pu-238 nos EUA terminou há mais de 30 anos.

p É por isso que 2015 foi um marco para ORNL:a primeira nova produção de Pu-238 nos Estados Unidos em quase três décadas. Desde aquele sucesso inicial, o laboratório tem aumentado consistentemente suas capacidades de produção de Pu-238, com o objetivo de produzir 1,5 kg por ano até 2026.

"Temos uma história de 50 anos de irradiação de alvos e produção de radioisótopos, "disse Robert Wham do ORNL, Gerente do Programa de Abastecimento Pu-238. "Ter os recursos que temos aqui torna o ORNL bem adequado para produzir o suprimento nacional de Pu-238. Temos muitos cientistas e engenheiros em todo o laboratório envolvidos neste esforço, e é muito empolgante para eles contribuir para a exploração espacial. "

p Não é um processo fácil, e ORNL, O Escritório de Energia Nuclear do DOE e a NASA investiram tempo, dinheiro, pesquisa e mentes brilhantes para melhorá-lo. ORNL recebe matéria-prima de neptúnio-237 do Idaho National Laboratory, que armazena o estoque da nação. Uma vez no ORNL, o óxido de neptúnio é misturado ao alumínio e comprimido em pelotas. Próximo, os pellets são colocados em tubos e irradiados no reator de isótopo de alto fluxo de ORNL, que faz com que o neptúnio se transmute em Pu-238.

Os pellets são movidos para células quentes blindadas no Centro de Desenvolvimento de Engenharia Radioquímica do ORNL. Lá, o Pu-238 é separado do neptúnio por meio de uma série de processos químicos, convertido em um pó de óxido, e, em seguida, enviado para o Laboratório Nacional de Los Alamos para a fabricação de pellets de cerâmica para o gerador termoelétrico. O neptúnio restante é reciclado para produzir mais Pu-238.

HFIR pode irradiar até 6, 800 gramas de neptúnio por ano em lotes que permanecem no reator por dois a três meses. O Reator de Teste Avançado do INL também está irradiando pequenas quantidades de neptúnio em uma base limitada e está programado para uma reforma no próximo ano que aumentará sua capacidade de produzir Pu-238 também.

p O programa instalou sistemas automatizados para pressionar e medir os pellets alvo Np-237. Wham disse que automatizar todo o processo permitiu ao laboratório aumentar significativamente a produção de pellets, ajudando a mais do que triplicar a produção de Pu-238. Os pesquisadores estão procurando maneiras de usar o monitoramento na linha para testar e avaliar as etapas de processamento químico nas células quentes, economizando tempo e materiais envolvidos na retirada de amostras das células quentes para análise.

Adicionalmente, novos equipamentos estão sendo feitos para melhorar a fabricação dos alvos que são irradiados em HFIR. ORNL está contratando operações para que o processo possa continuar 24 horas por dia.

Parte do Pu-238 do ORNL foi combinado com o suprimento existente de Los Alamos para a missão Mars 2020. ORNL contribuiu com elementos adicionais para Perseverança, incluindo a produção dos conjuntos de ventilação revestidos de liga de irídio do rover, que são copos de metal virtualmente indestrutíveis que contêm o combustível Pu-238, e o isolamento de fibra de carbono com ligação de carbono que envolve o revestimento do combustível.