Progettazione concettuale del nocciolo di uno Space Nuclear Reactor per basi lunari

L’esplorazione spaziale dai suoi albori offre stimolanti e difficoltose sfide da superare, in special modo quando l’aspirazione è quella di fondare un insediamento su un altro pianeta. Gli obiettivi dichiarati da anni sono la Luna e Marte, i quali sono stati ampiamente studiati e analizzati anche grazie a sonde e rover. Una delle preoccupazioni principali a proposito di una base extraterrestre è soddisfare il fabbisogno energetico che accompagna la missione. Le soluzioni a riguardo sono molteplici, tra le più promettenti l’utilizzo di sistemi a fissione. Gli SNR (Space Nuclear Reactor) hanno attirato l’interesse grazie alla loro alta affidabilità, compattezza, capacità di operare in ambienti ostili e indipendenza dalla presenza di sorgenti esterne, come la luce solare per i pannelli solari. Nell’elaborato viene proposto un progetto preliminare di un reattore nucleare per applicazioni spaziali, che possa alimentare una piccola base lunare. Per la precisione il focus è sul core, lasciando margini di libertà nella definizione dei sistemi che completano il reattore e qualora venissero inseriti nelle analisi, viene fatto senza la pretesa di un dimensionamento effettivo. Le scelte di progetto sono guidate dai requisiti imposti dalla missione. In particolare questi riguardano il fattibile trasporto del reattore a destinazione, il rispetto delle prestazioni richieste per l’intera vita operativa e la garanzia di sicurezza anche in caso incidentale. Nell’elaborato viene descritta la struttura del nocciolo, sia da un punto di vista geometrico che di scelta dei materiali, accompagnata dalle considerazioni che l’hanno definita. Successivamente, mediante una modellizzazione con MCNP, vengono eseguite analisi neutroniche per valutare la criticità del reattore nell’arco della sua vita. Oltre a queste, un’analisi termica e meccanica sono impostate per definire le condizioni più critiche all’interno del core.