यह परमाणु बैटरी 433 वर्षों तक चल सकती है और गहरे अंतरिक्ष अन्वेषण के अगले युग को शक्ति प्रदान कर सकती है |

अंतरिक्ष मिशन बिजली प्रणालियों पर निर्भर करते हैं जो सूर्य के प्रकाश से बहुत दूर और बिना रखरखाव के काम कर सकते हैं। सौर पैनल गहरे अंतरिक्ष में संघर्ष करते हैं, जहां दूरी के साथ प्रकाश कमजोर होता जाता है। उस सीमा ने एजेंसियों को दशकों तक परमाणु-आधारित ऊर्जा स्रोतों पर निर्भर रहने के लिए प्रेरित किया है। ये सिस्टम, जिन्हें रेडियोआइसोटोप पावर सिस्टम के रूप में जाना जाता है, ने सौर मंडल में संचालित होने वाले मिशनों को चुपचाप समर्थन दिया है।वोयाजर 1 और पर्सिवेरेंस रोवर जैसे अंतरिक्ष यान इस तकनीक का उपयोग करके कार्य करना जारी रखते हैं। यह अवधारणा नई नहीं है, लेकिन वैकल्पिक आइसोटोप के आसपास के विकास नए सिरे से ध्यान आकर्षित कर रहे हैं। लीसेस्टर विश्वविद्यालय के सहयोग से नासा के नेतृत्व में किए गए कार्य से यह पता चलता है कि भविष्य के मिशन कितने समय तक संचालित हो सकते हैं। एक परमाणु बैटरी जो सदियों तक चल सकती है, अब केवल सैद्धांतिक नहीं रह गई है।

प्लूटोनियम-238 अंतरिक्ष परमाणु बैटरी: अंतरिक्ष परमाणु बैटरी में प्रयुक्त प्राथमिक ईंधन

दशकों से, प्लूटोनियम-238 अंतरिक्ष परमाणु बैटरियों में उपयोग किया जाने वाला प्राथमिक ईंधन रहा है। जैसा कि बताया गया है, इसका आधा जीवन लगभग 88 वर्षों का है, जिसका अर्थ है कि समय के साथ इसका ऊर्जा उत्पादन धीरे-धीरे कम होता जाता है। ओक रिज नेशनल लेबोरेटरी और इडाहो नेशनल लेबोरेटरी द्वारा संचालित मिशन उत्पादन और आपूर्ति के लिए इस आइसोटोप पर निर्भर हैं। यह वर्तमान गहन-अंतरिक्ष विद्युत प्रणालियों की रीढ़ बनी हुई है।क्यूरियोसिटी रोवर जैसे अंतरिक्ष यान प्लूटोनियम-आधारित प्रणालियों का उपयोग करके कार्य करना जारी रखते हैं। आइसोटोप का स्थिर क्षय उपकरणों, संचार प्रणालियों और ऑनबोर्ड इलेक्ट्रॉनिक्स को लंबी अवधि तक बनाए रखने के लिए पर्याप्त गर्मी प्रदान करता है।राष्ट्रीय प्रयोगशालाओं में समन्वित प्रयासों द्वारा समर्थित, सीमित उत्पादन की अवधि के बाद उत्पादन फिर से शुरू हुआ। सामग्री को संभालने और उत्पादन की जटिलता के कारण आपूर्ति सावधानीपूर्वक प्रबंधित की जाती है।

अमेरिकियम-241 और इसका आधा जीवन बढ़ाया गया

अब ध्यान संभावित विकल्प के रूप में अमेरिकियम-241 की ओर जा रहा है। इसका आधा जीवन लगभग 433 वर्ष है, जो प्लूटोनियम-238 से काफी अधिक है। इस गुण का मतलब है कि आइसोटोप लंबे समय तक प्रयोग करने योग्य ऊर्जा को बरकरार रखता है। यह आवश्यक नहीं है कि यह किसी निश्चित समय पर अधिक शक्ति उत्पन्न करे, लेकिन यह धीमी गति से क्षय होता है।लॉस एलामोस नेशनल लेबोरेटरी से जुड़ा अनुसंधान उत्पादन विधियों में सुधार और सुरक्षा और प्रदर्शन का मूल्यांकन करने पर केंद्रित है। प्रारंभिक चरण के अध्ययनों से पता चलता है कि यह लंबी अवधि के मिशनों के लिए उपयुक्त हो सकता है जहां विस्तारित बिजली उपलब्धता की आवश्यकता होती है। नासा की रिपोर्ट के मुताबिक, अमेरिकियम-241 का अभी भी परीक्षण चल रहा है। इसने परिचालन अंतरिक्ष यान में प्लूटोनियम का स्थान नहीं लिया है। मूल्यांकन प्रक्रिया में सामग्री स्थिरता, ताप उत्पादन दक्षता और अंतरिक्ष स्थितियों के तहत दीर्घकालिक विश्वसनीयता शामिल है।

परमाणु बैटरियां ऊर्जा कैसे उत्पन्न करती हैं?

रेडियोआइसोटोप पावर सिस्टम, जिसे आमतौर पर आरपीएस कहा जाता है, रेडियोआइसोटोप के प्राकृतिक क्षरण का उपयोग करते हैं। जैसे ही रेडियोआइसोटोप का क्षरण होता है, गर्मी उत्पन्न होती है। फिर इस ऊष्मा का उपयोग विशेष माध्यमों से बिजली का उत्पादन करने के लिए किया जाता है। यह प्रक्रिया निरंतर चलती रहती है अर्थात इसमें कोई रिचार्जिंग नहीं होती और न ही यह सूर्य पर निर्भर है। यह अंधेरे में, ठंड में या अत्यधिक परिस्थितियों में कार्य कर सकता है।रेडियोआइसोटोप विद्युत प्रणाली के अंदर, रेडियोआइसोटोप एक ठोस सिरेमिक अवस्था में होता है। यह रेडियोआइसोटोप को स्थिर रखते हुए खतरों को कम करता है। उत्पादित गर्मी को फिर एक कनवर्टर में स्थानांतरित किया जाता है, जो फिर बिजली का उत्पादन करने के लिए गर्मी का उपयोग करता है। उत्पादित बिजली स्थिर होती है, स्पंदित नहीं। ये छोटे, विश्वसनीय और लंबे समय तक चलने वाले बिजली स्रोत हैं, जो उन मिशनों के लिए सबसे उपयुक्त हैं जहां उत्पादित बिजली की मात्रा के बजाय विश्वसनीयता सर्वोपरि है।

अंतरिक्ष परमाणु बैटरियों में फ्री-पिस्टन स्टर्लिंग कन्वर्टर्स

रेडियोधर्मी क्षय से उत्पन्न ऊष्मा को उपयोगी विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित किया जाना चाहिए। रूपांतरण मुफ़्त पिस्टन स्टर्लिंग कन्वर्टर्स का उपयोग करके किया जाता है। फ्री पिस्टन स्टर्लिंग कन्वर्टर्स में चलने वाले हिस्से होते हैं जो सिस्टम में तैरते हैं। गतिमान हिस्से तापमान के अंतर से संचालित होते हैं, और गति बिजली में परिवर्तित हो जाती है। सिस्टम को कम टूट-फूट के लिए डिज़ाइन किया गया है, और घटक सिस्टम में तैरते रहते हैं, जो इसे माइक्रोग्रैविटी में दीर्घकालिक उपयोग के लिए उपयुक्त बनाता है।मुफ़्त पिस्टन स्टर्लिंग कन्वर्टर्स का परीक्षण किया गया है, और परिणाम बताते हैं कि सिस्टम बिना रखरखाव के लंबे समय तक काम कर सकता है। रिपोर्ट्स के मुताबिक, यह सिस्टम एक दशक से भी ज्यादा समय तक लगातार काम कर सकता है।