英美公司突破镅燃料空间应用技术
摘要
英国Perpetual Atomics与美国QSA Global合作开发出将镅加工成空间核动力系统燃料的新工艺。镅-241相比传统钚-238具有更长半衰期（430年），更适合长期空间任务。该工业化可扩展工艺能生产高密度陶瓷颗粒，可直接用于放射性同位素加热单元和热电发生器，为深空探索提供关键技术支持。
总部位于英国的Perpetual Atomics和总部位于美国的QSA Global声称在将二氧化镅加工成用于空间任务的放射性同位素动力系统燃料方面取得了重大进展。这两家公司表示，通过使用工业可扩展的工艺，他们已将镅转化为稳定的大规模陶瓷颗粒，可直接集成到放射性同位素动力系统的密封源中，包括放射性同位素加热单元(RHUs)和放射性同位素热电发生器(RTGs)。
历史上，钚-238一直是空间RHUs和RTGs的首选燃料。然而，镅-241已成为钚-238的有吸引力的替代品，特别是在欧洲，那里没有大量可用的钚库存。此外，镅-241的半衰期约为430年，而钚-238的半衰期为90年，使其更适合长期任务。
工艺过程：Perpetual Atomics和QSA Global表示，通过使用一种以前未应用于镅的新工艺，他们已经生产出符合3-Wt RHUs所需尺寸的陶瓷镅颗粒。
据这两家公司称，该工艺具有可扩展性且适合工业化，能够生产出具有高体积功率密度的高密度颗粒——这对于最大化放射性同位素动力系统的比功率至关重要。
他们补充说，这种新方法快速、最大限度地减少了颗粒体积和废物，并最大限度地提高了产量，能够生产出满足未来动力系统需求的大规模颗粒。
合作背景：Perpetual Atomics是从莱斯特大学分拆出来的公司，总部设在莱斯特大学太空园，于2025年1月宣布与QSA Global签署合作协议，将镅加工成用于放射性同位素动力系统的密封源。QSA Global为工业用途设计和生产商业放射性同位素密封源。
相关评论：QSA Global创新与营销总监Joe Lapinskas表示：“在短短一年的合作中，Perpetual Atomics和QSA Global已从概念发展到可制造的燃料颗粒。通过将Perpetual Atomics的空间核能专业知识与QSA Global数十年的密封源设计、鉴定和高可靠性制造经验相结合，我们正在将一个有前途的概念转化为能够为下一代苛刻空间任务提供动力的实际硬件。”
Perpetual Atomics首席技术官Ramy Mesalam表示：“开发燃料形式和稳定的加工方法是主要挑战，我们首先通过替代材料成功解决了这个问题，然后与QSA团队合作，在创纪录的时间内将其应用于镅。”
英国航天局空间探索负责人Matthew Cook补充道：“放射性同位素动力系统对于未来的深空任务和探索月球南极等极端环境至关重要。通过在英国开发可扩展的镅燃料颗粒化工艺，我们确保英国的专业知识在这一关键技术领域保持领先地位。”