NASA, 10kW급 ‘우주 원자로’개발에 박차
달에서는 낮과 밤이 각각 14일씩 이어진다. 이 때문에 달 탐사선은 낮 동안에 착륙해서 탐사 활동을 하고, 태양광 발전이 불가능한 밤중에는 대기 상태로 전환한다. 그러나 아르테미스 프로젝트를 실행하기 위해서 달에서 장기간 머무른다면 항시 전력을 생산해야 할 필요성이 있다.
지난 2일 항공우주매체‘스페이스뉴스’에 따르면 미항공우주국 (NASA)은 달 및 화성 탐사를 위한 ‘핵분열 표면 출력(Fission Surface Power)’ 1단계 사업에 참여할 업체들에게 다음 달 초까지 공식 제안을 요청할 예정이다. 이 프로젝트는 월면에 설치될 10kW급 원자로를 2027년까지 개발하는 것을 목표로 한다.
NASA는 미국 에너지부(DOE) 와 함께 2015년부터 ‘킬로파워(Kilopower)’라는 우주 원자력 프로젝트를 추진해왔다. 지난 2018년 3월 네바다 시험장에서 킬로파워의 첫 기술 시연에 성공했는데 당시 공개된 ‘크러스티(KRUSTY)’ 시험용 원자로는 고농축 우라늄(HEU)을 사용하여 최대 1kW의 전력을 생산하도록 설계되었다.
앞으로 진행될 공모 사업에서는 크러스티 기술을 기반으로 10배 출력의 원자로를 개발하게 된다. NASA는 미래의 화성 거주지에 4개 이상의 10kW급 원자로를 설치해서 최소 필요 전력을 생산할 계획이다.
우주 원자로를 설치하기 위해 운반 로켓이 공중 폭발하면 넓은 지역에 방사성 물질이 퍼져 치명적인 위험이 뒤따르게 된다. 이에 대해 킬로파워 연구진은 사고가 발생하더라도 매우 안전하다고 한다. 그 이유는 지구상의 대부분 원자로와는 다르게 물과 같은 액체 냉각제를 사용하지 않기 때문이다. 물이 너무 뜨거워지면 증기 폭발이 일어날 수 있고, 오염물질을 더 쉽게 퍼특려서 문제가 된다. 하지만 킬로파워의 히트 파이프에 들어 있는 나트륨은 열에 의해 녹을때까지 고체 상태를 유지한다. 가장 위험한 경우는 원자로가 우연히 작동했을 경우지만, 킬로파워의 설계방식상 거의 불가능 하며 발사 도중에 원자로가 작동할 가능성도 희박하다고 한다.
킬로파워의 경량화를 위해서 고농축 우라늄을 연료로 사용한다. 핵무기에도 사용할 수 있는 고농축 우라늄의 위험성에 우려를 고려해 저농축 우라늄(LEU) 사용도 신중하게 고려하고 있다. NASA 관계자는 우주 장기탐사에 필요한 전력을 공급하기 위한 원자로 개발이 실현된다면 “킬로파워는 에너지가 더 많이 필요한 우주탐사 임무를 수행할 수 있도록 해 줄 것”이라고 기대했다.