NASAが月面に原子力発電所を建設へ 中国も100倍出力で追随、安全性は

2030年までにNASAが月面に原子力発電所を建設の意向 Cosmos Lab-YouTube

＜月面での探査活動に用いるため、NASAは今後10年内に小型の原子炉を月に設置する＞

宇宙探査で用いられる電源のひとつに、太陽光発電がある。しかし月面においては、必ずしも最適なエネルギー源とはいえないようだ。月の夜は地球時間で14日間ほど続き、このとき発電は停止してしまう。探査活動の拡大に伴い、太陽光に頼らず常時稼働できる電源の確保が急務となっている。

そこで白羽の矢が立ったのが、原子力エネルギーだ。米エネルギー省管轄の原子力研究機関である国立アイダホ研究所（INL）は2021年11月19日、月面における原子力発電システムの設計パートナーをNASAと共同で公募するとの声明を発表した。INLは声明のなかで、NASAの月面ミッションに用いるべく、「太陽に依存しない、高耐久かつ大容量の電源」を2030年までに建設したいと述べている。

計画中のシステムは核分裂地表発電システム（FSP）と呼ばれ、一般家庭数軒分の電力に相当する10キロワットを供給する。このシステムを4つ建設することで、最低でも設置から10年間にわたり、月や火星での「強力なオペレーション」に必要な電力を賄うことができるという。

INLのプロジェクトリーダーであるセバスチャン・コルビシエロ氏は「信頼のおける高出力のシステムを月面に設けることは、有人探査における次なる必要不可欠なステップであり、その達成はすでに手の届くところにあります」と必要性を強調する。NASAは2020年代後半にまずは月面で稼働させ、続いて火星にも展開したい意向だ。

宇宙開発分野では原子力電池が実用化されているが、これは臨界反応ではなく崩壊熱を電気に変換するものであり、原子炉とは異なる。比較的新しい火星探査機「キュリオシティ」に搭載されているものでも電気出力は100〜125ワット程度と、計画中のFSPシステムのおよそ100分の1の規模だ。

キロパワー計画を継承

今回の計画は、すでに終了したキロパワー計画の後釜となるものだ。同計画のもと、NASAと米エネルギー省は2018年、真空状態下で原子炉を稼働させるテストを行なっている。

実験は地上のラボに設けられた真空チェンバーのなかで行われた。小型の炉心のなかで高濃縮ウラン燃料を反応させ、生じた熱をナトリウム製の導熱パイプを通じて取り出す。この熱によりスターリングエンジンと呼ばれる外燃機関内のガスの体積を変化させ、核分裂反応から電力を得ることに成功している。

NASA宇宙技術ミッション局のジム・ロイター副長官代理は当時、「安全、高効率かつ潤沢なエネルギーが、未来のロボット探査および有人探査への鍵となるのです」と述べ、原子炉の必要性を強調した。

キロパワー計画ではさらに、安全性の検証を目的のひとつに据えていた。原子炉の出力低下、エンジンの不具合、導熱パイプの損傷など複数のトラブルを人為的に発生させ、故障に対応できることを確認したという。主任エンジニアのマーク・ギブソン氏は、「我々はこの原子炉を非常によく理解しており、設計通り動作することがテストによって証明されました」と胸を張る。