Как риск запуска, создаваемый плутонием, соотносится с риском запуска, создаваемым ракетным топливом?

Для исследования внешней части Солнечной системы практически единственной подходящей энергетической подсистемой являются радиоизотопные термоэлектрические генераторы ( РТГ ) . К ним относится плутоний, который может нести значительные риски (см. также этот вопрос ). Согласно анализу и дизайну космических миссий (Larson and Wertz, Third Edition, Eight Printing, 2006), стр. 335:

Мы также должны учитывать вопросы безопасности, но источники РИТЭГ, вероятно, безопаснее большинства видов топлива.

Насколько верно это утверждение? В случае катастрофического отказа при запуске космического корабля, несущего несколько килограммов плутония, как соотносится риск, связанный с плутонием, с риском, связанным с топливом? Под риском я подразумеваю опасность для здоровья человека, а также для местной и глобальной окружающей среды.

Редактировать : я ищу количественные расчеты. Вопрос, который я связал выше, связан с заявлениями о воздействии на окружающую среду, которые НАСА сделало для запуска «Кассини», «Новых горизонтов» и «Марсианской научной лаборатории». Они содержат расчеты риска: для определенных катастрофических сценариев они оценивают последствия для здоровья человека (скрытый риск рака) и затраты на очистку. Я хотел бы увидеть аналогичные расчеты для последствий большого количества топлива или его частичного сжигания, выбрасываемого локально или через большую область.

SMAD Джеймса Верца по-прежнему является современным и стандартным литературным произведением. Он в основном отражает текущие мысли в бизнесе. Так риски... по сравнению с чем? Авария с участием огромного количества гидразина и производных веществ? При справедливом предположении, что могут быть разрушительные проблемы в случае действительно ужасной аварии как с РИТЭГами, так и с гидразином, дискуссия о «числах» выглядит немного странно. Как должен выглядеть ответ на это?
@ernestopheles Заявления НАСА о воздействии на окружающую среду для миссий Cassini, New Horizons, MGS и, возможно, других содержат расчеты рисков для жизни человека (таких как латентные формы рака) и затрат на очистку в случае загрязнения зоны запуска в случае аварии. крушение. Возможный ответ мог бы содержать независимые расчеты экологических последствий катастрофы, локальных и глобальных, с учетом здоровья человека и экосистемы и затрат на очистку. Я отредактировал вопрос для уточнения.
Извините, это должен быть MSL, а не MGS.
Афаик, по прогнозам, плуний не испарится при взрыве ракеты. Он рухнул бы сплошным блоком, сильно ограничивая зону поражения. Кто-то ищет источник для этого?
Вам нужно будет ознакомиться с Заявлениями о воздействии на окружающую среду для систем запуска, на которые есть ссылки в связанных документах. Например, в MSL EIS ссылки USAF 1998 и USAF 2000 охватывают программу EELV в целом.
РИТЭГ опасен только в том случае, если его защитная оболочка нарушена. И риск этого кажется чрезвычайно низким при любом вообразимом сценарии, включая разрушительный высокоскоростной вход в атмосферу, подобный Аполлону-13 сорок лет назад. Из-за его малости и невзрывоопасности опасность плутония устранить легче, чем опасность жидкого топлива.
@LocalFluff НАСА рассчитало оценки тех «чрезвычайно низких рисков», которые представляют собой РИТЭГи (см. ссылки в этом вопросе ). Я ищу сопоставимые оценки риска запуска ракетного топлива.
Почему бы не использовать статистические данные об ущербе (здоровью и окружающей среде), который наносило ракетное топливо, когда исторически взрывались ракеты?
Количество пусков с участием РИТЭГов может быть слишком маленьким, чтобы сравнивать риски чисто частотным подходом и получать значимые результаты.
@Rikki-Tikki-Tavi Ричард Мюллер в своей книге «Физика для будущих президентов» заявил, что плутоний нельзя распылять и выбрасывать в атмосферу на основании исследований, проведенных в ходе Манхэттенского проекта. Конечно, вероятно, есть химические процессы, в которых он может быть распылен, но это не произойдет случайно.

Ответы (2)

Плутоний удивительно ядовит. Но, наоборот, количество плутония, используемого миссией, довольно мало. И естественно разлагается.

Сравнение двузначных килограммов ужасно ядовитого вещества (скажем, 10 кг) с сотнями тысяч (если не миллионами) килограммов топлива (даже тетразина, MMDH) кажется правдой.

Кроме того, зная, насколько плох Пу, он на удивление бронирован. Люди забывают, что Аполлон-13 сбросил РИТЭГ LM в самую глубокую часть Тихого океана, и считается, что защитная оболочка пережила один из самых быстрых входов в атмосферу Земли. (Мне нравится, что первым гонщиком Top Gear America на их трассе был «самый быстрый человек, которого они смогли найти» Базз Олдрин, но, конечно же, Apollo 13 его немного опередил).

Сравнение двузначных килограммов ужасно ядовитого вещества (скажем, 10 кг) с сотнями тысяч (если не миллионами) килограммов топлива (даже тетразина, MMDH) кажется правдой. — Для меня не очевидно, что «небольшая сумма * очень плохо» хуже, чем «большая сумма * очень плохо». Я хотел бы увидеть более количественный ответ, ваш не очень много добавляет к цитате в вопросе.
Топливо будет использоваться в любом случае. Использование РИТЭГов не уменьшает количество переносимого топлива, оно увеличивает научную полезную нагрузку.
@geoffc: Что касается Аполлона, вы имеете в виду РИТЭГ внутри ALSEP?
@geoffc Этот ответ нуждается в некотором улучшении. РИТЭГи производят электричество. Хотя теоретически можно было бы использовать для привода ионный двигатель, это не делается. Таким образом, РИТЭГи равносильны электричеству для науки и, например, связи. Однако топливо (LOX) можно использовать и для топливных элементов, а значит, и для электричества. Но с точки зрения роботизированных научных миссий, покидающих орбиту Земли, они не используются. Солнечная энергия, напротив, использовалась как для научных целей, так и для управления ионными двигателями. Должен признать, это немного сбивает с толку.
@ernestopheles Дело в том, что Пу опасен. Как и гидразин. а с Пу там максимум 10 кило. Что на самом деле не много, в схеме поражения конкретной области. Против сотен тысяч, если не миллионов фунтов гидразина. Речь идет об относительном риске, и количество влияет на это мышление.
@geoffc 10 кг пу - это много! Вы понимаете, что 10 кг - это критическая масса для обоих Pu-238,239? РИТЭГи специально используют Pu-238 в количествах, обычно измеряемых в граммах. Концентрация плутония-238 в отработавшем топливе слишком мала и должна производиться в реакторах с высоким потоком. Его мировые запасы очень малы после прекращения производства в США 30 лет назад и закрытия производства в России. Текущие запасы в США составляют около 40 кг.

Солнечная энергия возможна, по крайней мере, до Юпитера; НАСА использует его для миссии Юнона . Солнечные панели тяжелые по сравнению с РИТЭГами эквивалентной мощности.

Реакторы деления нескольких различных типов также практичны, но из-за политических соображений (и договоров) до сих пор не используются никакими космическими агентствами. Они тоже тяжелые по сравнению с РИТЭГами, но легче Солар в типичных конфигурациях. Они также имеют более короткий срок службы, но гораздо более высокую выходную мощность. (И, теоретически, после израсходования он может иметь системный модуль термопары РИТЭГ, который затем превращает их в РИТЭГ.) Уран не «безопасен», но сам по себе не токсичен, если не считать его радиоактивных свойств.

Преимущество радиотепловых генераторов (РТГ) заключается в отсутствии движущихся частей и в том, что они очень легкие. Вероятность поломки, не связанной с механическими повреждениями, практически отсутствует. Их хватает на десятилетия (зонды «Пионер» и «Вояджер» все еще работают †). Недостатком является то, что используемый плутоний сам по себе очень токсичен, а также радиоактивн. Несмотря на то, что были сбои, обычные протоколы запуска привели к тому, что эти сбои не оказали существенного влияния на население.

По поводу топлива вопрос почти неактуален. Общее используемое топливо будет использоваться в значительной степени независимо от веса мощности на зонде. Это связано с тем, что (1) различные этапы являются конструкциями общего назначения, (2) нормативный режим проектирования заключается в разработке миссии для максимальной грузоподъемности пусковой установки для желаемой траектории и (3) желание упаковать как много науки на борту, как можно. Таким образом, выбор источника питания обычно влияет только на то, какие приборы находятся на борту, а не на количество используемого топлива; за исключением случаев, когда это приводит к тому, что миссия либо отменяется как невыполнимая, либо ее необходимо превратить в несколько миссий.

† Pioneer 10 все еще вещал по состоянию на 2003 год; радиовещательная антенна - один из самых мощных инструментов на борту, и для нее недостаточно электроэнергии, чтобы продолжать работать с радио. Но у него все еще есть НЕКОТОРАЯ мощность... более 30 лет в полете и все еще под напряжением. Этого недостаточно, чтобы достичь 57 Вт, необходимых для работы трансивера мощностью 8 Вт. http://science1.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2001/ast03may_1/ и http://www.unmannedspaceflight.com/index.php?showtopic=2362

Не соглашусь, что вопрос почти неактуален . Да, они независимы, но анализ рисков одного по сравнению с другим полезен, потому что он позволяет взглянуть на ситуацию в перспективе. Если мы выбираем солнечную энергию, а не РИТЭГи, даже несмотря на то, что риск, связанный с ракетным топливом, намного выше, то, возможно, мы поступаем иррационально. Я просто обнаружил, что SMAD решает вопросы безопасности быстрее, чем это оправдано токсичностью и радиоактивностью плутония.
@gerrit это не имеет значения, потому что источник питания для зонда почти никогда не влияет на загрузку топлива пусковой установки; пусковая установка задает параметры конструкции зондов, а не наоборот. Каждый журнал проектирования, который я видел опубликованным, показывает, что ограничения пусковой установки выбираются СНАЧАЛА, а затем зонд создается для соответствия. Я никогда не видел это по-другому.
Я не отрицаю, что это более или менее независимые конструктивные параметры, если риск, связанный с A, ничтожен по сравнению с риском, связанным с B, то после принятия решения B бессмысленно менять A по соображениям безопасности.
Как риск запуска, создаваемый плутонием, соотносится с риском запуска, создаваемым ракетным топливом?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v