https://gall.dcinside.com/mgallery/board/view/?id=spaceflight&no=1398&page=1

열핵로켓 만드는 회사https://www.nasa.gov/directorates/spacetech/niac/2023/RadioisotopeElectric_Propulsion_System/ The Nyx Mission togall.dcinside.com



얼마전에 Ultra Safe Nuclear라는 회사의 Embercore RTG에 대해 글을 썼었는데

Observe the Universe from Deep Space [NIAC 2023] - YouTube

Observe the Universe from Deep Space [NIAC 2023]This is the first part of my interview with Dr Christopher Morrison. In this one, we're discussing the concept of a propulsion system that should allow thing...www.youtube.com

Radioactive Flashlight for Moon Rovers [NIAC 2023] - YouTube

Radioactive Flashlight for Moon Rovers [NIAC 2023]In the second part of my conversation with Dr Christopher Morrison we discuss his second NIAC award. It suggests creating a power source that can also be a s...www.youtube.com

이 영상 두 개 보면서 좀 더 정보를 얻어서 더 자세히 적어봄

RTG에는 주로 플루토늄 238이나 스트론튬 90같은 방사성 동위원소를 사용함.

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https://apps.dtic.mil/sti/pdfs/AD1040902.pdf

위 그래프를 보면 RTG는 리튬 전지보다도 전력 밀도가 훨씬 아래임.

물론 수명은 RTG가 훨씬 길지만, 이온 엔진같은 전력 소모가 많은 장치들은 돌릴 수 없음.


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Embercore는 RTG 내부에 들어가는 방사성 동위원소의 종류를 쉽게 바꿀 수 있도록 커스텀이 가능함.

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예를 들어서 툴륨(thulium)을 사용한 RTG는 안정적인(붕괴하지 않는) Tm-169로 궤도로 올라간 뒤에 중성자를 얻어서(https://en.wikipedia.org/wiki/Neutron_source) 활성화될 수 있고 Tm-170은 반감기가 129일로 짧은 대신 출력이 12kWt/kg(열출력) 정도로 매우 높아서 이온 엔진을 작동하는 데 충분함.


태양광 패널이 지구 근처에서 200~500W/kg정도인 걸 생각하면 위에 나온 열출력에 대충 1/3해도 8배정도 더 많은 전력을 얻을 수 있음. 열전기 발전기를 쓸 경우 그 무게도 생각하면 대충 태양전지판보다 약간 더 좋은 성능을 낼 수 있을것 같음.

https://www.osti.gov/servlets/purl/10161819

Thulium heat sources for space power applications (Conference) | OSTI.GOVThulium heat sources for space power applications (Conference) | OSTI.GOVwww.osti.gov

이 논문에서는 SP-100 원자로로 Tm-169를 활성화함.

여기서는 1kWt/kg 정도를 얻었지만, 이 값 정도만 해도 기존 RTG보다 훨씬 뛰어난 수치임.


Microsoft Word - Law et al., WCPEC-4 2006, Thin, Flexible III-V MJ - Final.doc (spectrolab.com)

Slide 1 (nasa.gov)

Microsoft Word - 2005 IEEE Aerospace Conference _Big Sky_ Paper- NGU ST8.doc (nasa.gov)

태양전지판의 w/kg값 참고. 최대 500W/kg 정도인 건 알겠는데 정확한지는 모르겠음.


플루토늄 RTG가 0.5W/g = 500W/kg 정도임. 열전기 발전기가 들어가면 태양전지보다 훨씬 무거워져서 태양전지판하고는 비교가 안됨.


이걸 소형 탐사선에 붙여서 이온엔진 추진에 사용하겠다는 것 같음. 2종류의 RTG를 사용해서 하나는 짧은 시간 동안 많은 전력을 생산해내고 하나는 오랫동안 전력을 공급함.

https://www.nasa.gov/directorates/spacetech/niac/2023/RadioisotopeElectric_Propulsion_System/


RTG를 조금 개조하면 X선 공급원으로도 사용할 수 있는데 이걸로 큐리오시티에 달린 레이저처럼 지표면에 비춰서 지표면 아래를 볼 수 있는 것도 NIAC phase 1에 올라와있음.

https://www.nasa.gov/directorates/spacetech/niac/2023/EmberCore_Flashlight/


기존의 RTG보다 다양한 특성을 갖게 하는 게 장점이라고 보면 될듯함.


https://beyondnerva.com/radioisotope-power-sources/radioisotope-selection-for-rhu-fuels/

Radioisotope Selection for RHU Fuels – Beyond NERVARadioisotope Selection for RHU Fuels – Beyond NERVAbeyondnerva.com

http://large.stanford.edu/courses/2013/ph241/jiang1/docs/4807049.pdf


반감기가 짧은 방사성 동위원소 중에 생각보다 질량대 출력비가 좋은 게 많은듯함. 큐륨 242는 반감기 162.5일로 120W/g 도 가능함.

툴륨 RTG처럼 우주에서 활성화하는 건 생각도 못하고 있었음.

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CoaDE에서도 맨날 원자로만 만들다보니까 RTG는 관심이 없었음. 플루토늄 열전지만 알고 있어서 그냥 태양 전지판 대신 쓰는 거 정도로만 알았음.

맨 오른쪽의 Radioactive specific power가 RTG의 Wt/kg(열출력/질량)임

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이 책 좋은 내용 많은듯. 근데 지금 시점에서 내용 보려면 어둠의 루트로 구해야 됨.