โดย จีนนา ไบรเนอร์ เผยแพร่เมื่อ 30 ธันวาคม 2015 นักวิทยาศาสตร์ผสมเนปจูเนียมออกไซด์กับอลูมิเนียมและกดผลลัพธ์เป็นเม็ด จากนั้นพวกเขาก็ฉายรังสีเม็ดเพื่อสร้างเนปจูเนียม-238 ซึ่งสลายตัวอย่างรวดเร็วเป็นพลูโทเนียม-238 (เครดิตภาพ: ห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Oak Ridge)นักวิทยาศาสตร์ได้ผลิตผงพลูโทเนียม-238 เป็นครั้งแรกในรอบเกือบ 30 ปีในสหรัฐอเมริกา ซึ่งเป็นก้าวสําคัญที่พวกเขากล่าวว่าทําให้ประเทศตั้งอยู่บนเส้นทางสู่การขับเคลื่อนการสํารวจอวกาศลึกของนาซาและภารกิจอื่นๆ
พลูโทเนียม-238 (Pu-238) เป็นธาตุกัมมันตภาพรังสีและเมื่อมันสลายตัวหรือแตกตัวเป็นยูเรเนียม-234
มันจะปล่อยความร้อนออกมา ความร้อนนั้นสามารถใช้เป็นแหล่งพลังงานได้ ตัวอย่างเช่น ภารกิจอวกาศ 30 ภารกิจ รวมถึงยานอวกาศวอยเอจเจอร์ซึ่งสํารวจดาวเคราะห์ชั้นนอกของระบบสุริยะในช่วงทศวรรษ 1970 ได้อาศัยรูปแบบออกไซด์ของไอโซโทปพลูโทเนียม (ไอโซโทปคืออะตอมของธาตุที่มีนิวตรอนจํานวนต่างกัน)
ในช่วงสงครามเย็นโรงงานแม่น้ําสะวันนาในเซาท์แคโรไลนากําลังสูบฉีด Pu-238 ออกมา “เครื่องปฏิกรณ์เหล่านั้นถูกปิดตัวลงในปี 1988 และสหรัฐฯ ไม่มีความสามารถในการผลิตวัสดุใหม่ตั้งแต่นั้นมา” Bob Wham ซึ่งเป็นผู้นําโครงการสําหรับแผนกความมั่นคงนิวเคลียร์และเทคโนโลยีไอโซโทปที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Oak Ridge (ORNL) ของกระทรวงพลังงานกล่าว [8 องค์ประกอบหายากที่คุณไม่เคยได้ยินมาก่อน]
หลังจากการผลิตไอโซโทปของสหรัฐฯ หยุดลง รัสเซียได้จัดหา Pu-238 ที่จําเป็นสําหรับภารกิจอวกาศ อย่างไรก็ตามรัสเซียก็หยุดผลิตวัสดุเช่นกัน เมื่อสองปีก่อน NASA เริ่มให้ทุนสนับสนุนความพยายามใหม่ในการผลิตพลูโทเนียม-238 โดยมอบเงินประมาณ 15 ล้านดอลลาร์ต่อปีให้กับสํานักงานพลังงานนิวเคลียร์ DOE
พลูโทเนียม-238 เป็นแหล่งพลังงานที่เหมาะสําหรับภารกิจอวกาศด้วยเหตุผลหลายประการรวมถึงสิ่งที่
เรียกว่าครึ่งชีวิตของธาตุประมาณ 88 ปี ครึ่งชีวิตเป็นเวลาที่ใช้สําหรับครึ่งหนึ่งของอะตอมขององค์ประกอบในการสลายตัว นั่นหมายความว่าความร้อนของไอโซโทปจะไม่ลดลงเหลือครึ่งหนึ่งเป็นเวลา 88 ปี พลูโทเนียม-239 ซึ่งมีอายุครึ่งชีวิต 24,110 ปี เป็นไอโซโทปที่เกิดจากยูเรเนียมในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์มากที่สุด ตามรายงานของสมาคมนิวเคลียร์โลก
นอกจากนี้ “มันมีเสถียรภาพที่อุณหภูมิสูงสามารถสร้างความร้อนได้มากในปริมาณเล็กน้อยและปล่อยรังสีในระดับที่ค่อนข้างต่ําซึ่งสามารถป้องกันได้ง่ายดังนั้นเครื่องมือและอุปกรณ์ที่สําคัญต่อภารกิจจึงไม่ได้รับผลกระทบ” Wham
ในความสําเร็จครั้งใหม่ Wham และเพื่อนร่วมงานของเขาได้สร้าง Pu-238 ขนาด 50 กรัม (1.8 ออนซ์) — ประมาณหนึ่งในแปดของถ้วย (30 มิลลิลิตร) — หรือเพียงพอที่จะระบุลักษณะของสาร
เนื่องจากนักวิทยาศาสตร์กําลังใช้โครงสร้างพื้นฐานที่มีอยู่ที่กระทรวงพลังงานพวกเขาจึงจําเป็นต้องปรับกระบวนการสร้างพลูโทเนียม “ตัวอย่างเช่น เครื่องปฏิกรณ์วิจัยปฏิบัติการ DOE ในปัจจุบันมีขนาดเล็กกว่าเครื่องปฏิกรณ์ที่ใช้ที่แม่น้ําสะวันนาห์” Wham “ดังนั้นเราจึงจําเป็นต้องปรับเปลี่ยนเทคโนโลยีให้ทํางานภายในเครื่องปฏิกรณ์ปฏิบัติการที่มีอยู่”
จากนั้นนักวิทยาศาสตร์จะทดสอบความบริสุทธิ์ของตัวอย่างและทํางานเพื่อขยายกระบวนการผลิต
”เมื่อเราทําให้กระบวนการเป็นไปโดยอัตโนมัติและขยายขนาดแล้ว ประเทศก็จะมีความสามารถระยะยาวในการผลิตระบบไฟฟ้าไอโซโทปรังสี เช่น ระบบที่นาซาใช้สําหรับการสํารวจอวกาศลึก” วามกล่าว
นักวิจัยกล่าวว่าภารกิจต่อไปของนาซาที่มีแผนจะใช้พลังไอโซโทปรังสีดังกล่าวคือยานโรเวอร์ดาวอังคาร 2020 ซึ่งมีกําหนดเปิดตัวในเดือนกรกฎาคม 2020 รถโรเวอร์จะได้รับการออกแบบให้มองหาสัญญาณแห่งชีวิตบนดาวเคราะห์สีแดงเก็บตัวอย่างหินและดินเพื่อทดสอบบนโลกและตรวจสอบเทคโนโลยีสําหรับการสํารวจของมนุษย์
ติดตามเรา@livescience, เฟซบุ๊ก& Google+ บทความต้นฉบับเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์สด.
