アメリカはなぜ月に原子炉を建設したいのでしょうか?

アメリカ航空宇宙局（NASA）は、ショーン・ダフィー暫定局長の新たな指示の下、月面に100キロワットの原子力発電所を建設する計画を加速させている。

この計画は、宇宙に原子力を配備するという数十年来の夢を復活させるものであり、地球外資源や環境の利用を規制する法的規則に挑戦する一方で、米国に新たな能力をもたらす可能性がある動きである。

「先に月に到達した人が立ち入り禁止区域を宣言できると思います。もし我々が先に月に到達できなければ、アルテミス計画の下で米国が月面での活動を確立する能力は著しく制限されるでしょう」とダフィー氏は述べた。これは、今後数年以内に米国人を再び月へ送ることを目指すNASAのアルテミス計画に言及したものである。

新たな指針では、月の南極に100キロワット（kW）の原子炉を設計、打ち上げ、設置するための5カ年計画が概説されている。NASAのプログラムは民間パートナーと協力する。

比較すると、100kWはアメリカの約80世帯に電力を供給するのに十分な電力です。これは小規模ではありますが、火星探査機やその他の宇宙船に電力を供給する基本的な原子力発電機と比べると、大幅な増加となります。これらの原子炉はわずか数百ワットしか発電できず、トースターや強力なハロゲン電球とほぼ同じです。

この新たなプロジェクトの影響は「月だけでなく、太陽系全体にとって画期的なものとなるだろう」と、NASA政策技術部門の元局長代理、バヴィヤ・ラル氏は述べた。月面に原子炉を設置することで、宇宙産業は「保有する電力量に制約されることなく、私たちが何をしたいかに基づいて宇宙システムを設計できる」ようになる。

2030年に原子炉を建設することは可能ですか？

10年以内に月に原子力発電所を建設するのは困難な課題だが、多くの専門家はそれが可能だと考えている。

「4年半というのは極めて厳しい期限だが、技術はすでにある」と英国バンガー大学原子力未来研究所の共同所長サイモン・ミドルバーグ教授は語った。

これまでのところ、最大の障害は技術ではなく、地球外原子炉の現実的な必要性が欠如していることです。そして、計画を前進させるのに十分な政治的推進力がありました。今、それが変わりつつあります。

「私たちは60年以上にわたり、数百億ドルを費やしてきましたが、米国が最後に原子炉を宇宙に打ち上げたのは1965年でした」とラル氏は、最初の原子炉を宇宙に打ち上げたSNAP-10Aミッションに言及して述べた。「大きな転機は昨年訪れました。NASAが史上初めて、火星有人ミッションの地上電力技術として原子力を選択したのです。」

「政策は明確になりました」と彼女は付け加えた。「重要なのは、民間企業が宇宙で原子力エネルギーを利用したいだけでなく、提供したいと考えていることです。」ボーイングやロッキード・マーティンといった大手航空宇宙企業や新興企業が現在、地球外における原子力エネルギーの応用について研究を進めていると彼女は述べた。

アルテミス計画は、月の南極に恒久的な基地を建設するための基盤を築き、人類を火星に送るための技術を開発することを目的としています。いずれにせよ、月のような過酷な環境への有人ミッションには、安定した信頼性の高い電源が必要です。「月の重力と温度変化は極端です。日中は100℃、夜間はほぼ絶対零度になります。すべての電子機器は耐放射線性を備えていなければなりません」とラル氏は述べています。

一方、中国も月の南極に基地を建設する計画を立てている。この地域は資源と氷が豊富で、探査や永住の拠点となる可能性があるため、超大国はこの地域に注目している。中国は2035年までに月の南極に原子炉を建設することについてロシアと協議しており、NASA、国防総省、エネルギー省もこの競争に加わっている。

プロジェクトの仕組み

ダフィー氏の指示では、提案されている原子炉の設計や規模についての詳細はほとんど明らかにされておらず、今後数か月でどのようなアイデアが出てくるかは不明だ。

「アルテミス計画の下、月面におけるアメリカの競争力とリーダーシップを強化するため、NASAは月面核分裂技術を急速に開発しています」と、ワシントン駐在のNASA報道官ベサニー・スティーブンス氏はWiredへのメールで述べた。NASAはプロジェクトを率いる新たなプログラムマネージャーを任命し、60日以内に企業に提案依頼書（RFP）を発行する予定だ。NASAは近日中に詳細を発表する予定だ。

この新たな指針は、ラル氏と航空宇宙技術者のロジャー・マイヤーズ氏が共同執筆した宇宙における原子力発電に関する最近の報告書の調査結果を反映したもので、2030年までに月に100キロワットの原子炉を建設することを目指す「Go Big or Go Home」計画の概要が示されている。

100kWの出力を持つこの設計は、「大人のアフリカゾウ2頭とバスケットボールコートほどの大きさの折りたたみ傘を宇宙に送り出すのと同じようなものです」とラル氏は述べた。「ゾウは熱を放射しますが、傘は太陽光を遮るためではなく、熱を宇宙に放出するためにあるのです」とラル氏は述べた。

NASAは、月面に自律的に設置可能な40kW原子炉の建設を目標に2020年に開始された「表面核分裂プロジェクト」に触発された可能性がある。100kW原子炉の建設契約をどの企業が獲得するかはまだ明らかではないが、40kW版にはエアロジェット・ロケットダイン、ボーイング、ロッキード・マーティンなど多くの企業が参加している。さらに、原子力企業のBWXT、ウェスティングハウス、X-Energy、エンジニアリング企業のCreare、宇宙技術企業のIntuitive MachinesとMaxarも参加している。

40kWプロジェクトでは、参加企業はまだ最大質量要件である6トンを満たしていません。しかし、ダフィー社の新たなガイドラインでは、原子炉は最大15トンの貨物を積載できる大型揚陸船で輸送されることが想定されています。

100kWの原子炉、ウラン燃料、冷却システム、その他のコンポーネントは、複数回の打ち上げと着陸を経て月へ輸送される可能性があります。この施設は、事故発生時の汚染を避けるため、隕石衝突クレーター内、あるいは月面下に設置される可能性もあります。

「月面で炉を稼働させるのは技術的に難しいでしょう」と、イタリアのトリノ工科大学の航空宇宙エンジニア、カルロ・ジョヴァンニ・フェロ氏はWiredに語った。「月には大気がないので、地球のように気流に頼って熱を放散させることはできません。」

さらに、月の重力は地球の6分の1に過ぎず、流体力学と熱伝達にも影響を与える。また、レゴリス（月面を覆う塵や破片）は冷却システムなどの構成要素に悪影響を及ぼす可能性がある。全体として、NASAの計画は実現可能だが、依然として非常に野心的だと彼は述べた。

リスクとメリット

あらゆる原子力技術には厳格な安全規制が求められます。地球外に打ち上げられ、異星環境に着陸するシステムの場合、その要件はさらに厳しくなります。

専門家によると、最善の選択肢は、発生する可能性のあるすべての問題に対する解決策を見つけることではなく、設計段階から問題を回避できるかどうかという問題に取り組むことです。

NASA、中国、あるいは他の誰かが月面に原子炉を設置する場合、あらゆる段階で高い基準を満たす必要がある。例えば、ウラン燃料は、ブースターロケットの故障による漏洩を防ぐため、硬い保護層で覆われる可能性が高い。

確固たる安全戦略に加え、月面での原子力発電実現に向けた競争は、宇宙法と政策の新たな先例となるでしょう。最初に月に到達した国や組織は、安全と安全保障上の理由から「立ち入り禁止区域」を設定する可能性が高いでしょう。これらの区域は数平方キロメートルに及ぶこともあり、競合相手が近づくのを阻止します。

宇宙における原子力発電は何世代にもわたる夢でした。しかし今、専門家たちはその時代が到来したと考えています。原子炉が地球外で普及すれば、人類の宇宙探査と利用能力は飛躍的に向上するでしょう。

「これだけの電力があれば、月や火星に恒久的な地表インフラを構築できます。酸素、水、燃料といった資源採取システムを稼働させ、人類が生き延びるだけでなく、快適に暮らすための資源を調達できるようになります」とラル氏は述べた。「レーダーから地震計まで、電力供給のために機器を小型化することなく、大規模な科学研究が可能になります。これが太陽系への扉を開くための基盤であり、私が本当に興奮しているのはまさにこの点です。」

月面に原子炉を設置することに最初に成功した国は、未来を形作る上で大きな影響力を持つでしょう。そして、潜在的な競争相手は皆、開発を加速させています。つまり、新たな宇宙開発競争は、誰が最初に月に到達するかではなく、誰がより長く滞在できるかという問題なのです。

（ベトナム+）

出典: https://www.vietnamplus.vn/vi-sao-my-muon-xay-dung-lo-phan-ung-hat-nhan-tren-mat-trang-post1053975.vnp