¿Se está quedando realmente la NASA sin plutonio?

Por Daniel Marín, el 22 septiembre, 2013. Categoría(s): Astronáutica • NASA • Sistema Solar • sondasesp ✎ 61

Todos sabemos que la producción de plutonio-238 para sondas espaciales destinadas a explorar el Sistema Solar exterior es uno de los quebraderos de cabeza de la NASA. Pero un reciente e interesante artículo sobre el tema en Wired ha desatado todas las alarmas. Según el autor, dentro de poco la NASA será incapaz de construir más sondas espaciales. ¿Es la situación realmente tan seria? El caso es que, aunque el problema del plutonio es importante, no es ni mucho menos tan grave como lo pinta el artículo. ¿Por qué? Analicemos el asunto cuidadosamente, porque tiene su miga.

RTG (MMRTG) de Curiosity (NASA).

Primero, los hechos. La NASA dispone actualmente de apenas de 16,5 kg de plutonio-238 para su uso en generadores de radioisótopos (RTGs). Los RTGs son los encargados de generar electricidad en las sondas espaciales destinadas a estudiar las regiones situadas más allá de la órbita de Marte o Júpiter, donde los paneles solares no son útiles. Los Estados Unidos cesaron la producción de plutonio-238 en 1988. Desde entonces, Rusia ha sido la encargada de suministrar el plutonio a los EEUU, pero en 2010 los rusos decidieron no vender ni un gramo más de este isótopo (se desconoce la cantidad exacta de plutonio-238 existente en las reservas rusas). Ante esta situación, el gobierno norteamericano decidió recientemente reanudar la producción de plutonio-238.
Perfecto, entonces, ¿cuál es el problema? Pues que los EEUU alcanzarán el máximo de producción de plutonio en 2019, e incluso entonces sólo podrán producir entre 1 y 2 kg al año (en teoría, la capacidad máxima de producción será de 5 kg por año, pero vamos a dar por buena la estimación a la baja). O lo que es lo mismo, no será suficiente para equipar todas las sondas de la próxima década. Pero, ¿es esto cierto? Pues más bien no.

Europa Clipper, una sonda a Júpiter, podría usar paneles solares para evitar el problema del plutonio (NASA).
El rover de 2020 llevará un RTG, aunque sigue abierta la posibilidad de usar paneles solares (NASA).

Veamos. Tras el MSL Curiosity, los Estados Unidos en la actualidad sólo tienen previsto lanzar una sonda con RTGs, el rover marciano de 2020 (a.k.a. ‘Curiosity 2.0’). Esta sonda necesitará unos 5 kg de plutonio-238 para su RTG (en realidad es dióxido de plutonio dentro de un MMRTG, pero vamos, que es básicamente lo mismo), por lo que la NASA aún dispondrá de 11 kg de este isótopo para otras misiones, incluso si no contamos el nuevo plutonio que ya está siendo producido. Repitamos este punto, porque es crucial para entender el problema. No importa que la producción de plutonio no esté a pleno rendimiento antes de 2020 porque… ¡no hay ninguna sonda a la espera de ser equipada con RTGs! La única sonda que usará RTGs además del rover de 2020 es la Europa Clipper -el artículo habla incorrectamente de la Jupiter Europa Orbiter, una misión ya cancelada-, pero no nos olvidemos de que esta misión no ha sido aprobada. Es más, en la última revisión del diseño de Europa Clipper se contemplaba el uso de paneles solares para evitar precisamente el problema del plutonio. E incluso si la NASA aprueba antes de 2020 una misión de bajo coste -no hay dinero para más- con RTGs, como TiME o CHopper, hoy por hoy también existe plutonio para esta hipotética sonda. Debemos tener en cuenta que además de RTGs (o MMRTGs) existe la posibilidad de usar ASRGs (RTGs de tipo Stirling), capaces de generar la misma potencia eléctrica de un RTG convencional con sólo una cuarta parte del plutonio necesario.

Una sonda a Urano es una prioridad para la NASA, pero por ahora no ha sido aprobada por falta de financiación, no por falta de plutonio (fuente).

Sí, el asunto del plutonio es muy preocupante. Pero en estos momentos el cuello de botella de la exploración planetaria de la NASA no es el plutonio, sino la falta de financiación. No hay decenas de sondas condenadas a quedarse en tierra por culpa de la escasez de plutonio. Simplemente no existen esas misiones. No hay dinero para ellas, con o sin plutonio. Por supuesto, tener unas reservas considerables de plutonio-238 es de vital importancia para el futuro de la agencia, pero actualmente no se trata del principal escollo al que se enfrenta la exploración espacial, no ahora que la producción de plutonio ya se ha reanudado.

El quid de la cuestión reside por tanto en asegurarse de que la fabricación de plutonio-238 reciba la suficiente financiación anual para que las reservas sigan aumentando y el máximo de producción se alcance antes de 2019. Es este y no otro el campo de batalla de la NASA y de varias organizaciones como The Planetary Society, que han lanzado una campaña para que el gobierno no cambie de opinión y decida cerrar el grifo de la producción de plutonio después de que haya sido abierto.



61 Comentarios

  1. Es que ya cuando se trató la conveniencia de reanudar la producción de plutonio-238, se explicó que NO TODO el plutonio-238 producido iría destinado a los RTGs de sondas espaciales. Hay otra aplicaciones -relacionadas con la Seguridad Nacional- que esperan ese plutonio-238. Quizás, finalmente, no haya para todo lo que quisieran….

    1. No. Los 16,5 kg son para la NASA íntegramente. La producción de 1-1,5 kg al año también se compartiría con el Departamento de Defensa, cierto, pero sus necesidades son mucho menores porque ya cuentan con una reserva de varias decenas de kg actualmente.

    2. Ah, se me olvidaba. Es la NASA la que ha pagado al DOE por la reanudación en la producción de plutonio, por lo que sí, salvo una emergencia nacional todo ese plutonio será para la agencia espacial SI realmente lo necesita.

    1. ¿Y? Repito, la NASA ya tiene plutonio de sobra para las misiones aprobadas y las que podrían ser aprobadas antes de 2020 (que sólo son Europa Clipper y una de tipo Discovery… y eso con suerte). El problema es lo que pasará durante la próxima década, pero con la producción de plutonio ya en marcha el tema no es acuciante. El Departamento de Defensa (DoD) puede que use parte de ese plutonio pero no olvides que:
      1- Es la NASA la que está pagando la factura del DOE, así que el DoD tendrá que ponerse a la cola.
      2- El DoD ya tiene reservas propias de plutonio (secretas, por cierto).

      Por cierto, ese documento es antiguo y no se corresponde con el plan aprobado el año pasado.

      Saludos.

    1. Exacto, has dado en el clavo. La falta de plutonio es un problema, pero no el fundamental. El fundamental es que no hay dinero para misiones, con o sin plutonio. La Casa Blanca poco más puede hacer tras haber reanudado la producción de Pu-238.

    2. Las plantas en que se «fabrica» el plutonio son reactores nucleares de un tipo determinado en el que el residuo es precisamente ese plutonio. Desconozco si están conectadas a la red eléctrica, pero en el proceso se produce electricidad, como en una planta nuclear de generación eléctrica.

  2. Disculpas por no haber formulado bien la pregunta. Cuando hablamos de producción y almacenamiento nuclear surge la cuestión de cuántos residuos hemos generado para obtener la parte «útil».Y sobre todo cuál y dónde va a ser su tratamiento o custodia los miles de años que dura su toxicidad.

    Como tema no resuelto, el de los residuos, creo que debe figurar también con cifras. No ignoro que sobre ésto se cuidarán mucho de informar por eso me parece tan interesante. Por eso y porque no entiendo porque las diferentes agencias siguen con medios de impulsión de los 70 y no se apuesta de una vez por métodos alternativos que han sido esbozados con todo lujo de detalles en este blog.

    Un saludo

    1. Son los residuos de los reactores lo que da argumento para satanizar la energía atómica. Pero eso es un error. La energía atómica deja los residuos empaquetados. Eso es mejor que cualquier otra tecnología energética. El carbón y el gas, se dispersa por el aire. Las represas cambian el ecosistema y las solares y eólicas, han tenido tan poca inversión que es carísimo cafa watt.

      Si la pregunta de Santiago intenta poner en evidencia a la energía atómica, creo no hay suficientes argumentos para denostarla.

    2. Gracias Daniel, permanecemos atentos.

      @Chato, coincidimos algunas veces en opiniones pero hoy no es nuestro día.Cómo que «la energía atómica deja sus residuos empaquetados»??estás de broma, no?? Qué hacemos con «el pakete»?? Cómo se garantiza su seguridad los próximos mil años??Bah, dirá algún dsalmado, ni tanto, se tira en alguna playa de un estado fallido, tipo Somalia y listo. Estoy seguro que tú no estás por esta solución, ni por tirarlos al mar, entonces, qué se hace?? Creo que no hay ninguna buena respuesta.

      @ J.A. Hoy nos hablan de Plutonio en esta entrada, el día que nos hablen de otra cosa, lo vemos.

      Y para limar asperezas, os dejo el tema musical «Radioactivity» de uno de los más grandes grupos: KRAFTWERK. Si lo veis en Youtube, elegid la versión en directo.

      Saúdos

    3. @Santiago, toda actividad industrial genera residuos la cuestión es que impacto y riesgo tienen los mismos.

      Conviene hacerse la pregunta de ¿Qué es más sucia, una industria que vierte sus residuos sólidos y efluentes líquidos al medio o una industria que tiene totalmente delimitados, retenidos y acotados todos sus residuos? y ahí lo que te apuntaba Chato tiene su importancia.

      Yo te ponía un ejemplo con los residuos que se generan en la producción de una fuente de energía que se utiliza también en la exploración espacial (arsénico, cadmio, plomo, etc. elementos que no reducen su toxicidad con el tiempo) pero uno mucho más sangrante lo tienes en la producción de energía eléctrica mediante carbón, mirate este informe de la EPA estadounidense:

      http://www.epa.gov/mats/pdfs/proposalfactsheet.pdf

      y ahora compara las reacciones que generan los residuos de unos (emitidos sin control al medio de manera constante y en condiciones de operación normales) y la genera los otros.

      Te podría hacer una larga disertación de porque no considero los residuos nucleares el gran peligro de apocalipsis mundial que en muchas ocasiones se le quiere dar y la gran cantidad de dobles raseros que se utilizan en este tipo de residuos en contraposición con los generados por otros tipos de industrias, pero no parece que sea el lugar.

      Así y todo esto sería en referencia con los residuos que se generan en la producción de energía eléctrica de los reactores nucleares, lo cual no sería del todo justo en este caso. Una comparación más apropiada debido al método por el cual se obtiene el Pu-238 para su uso espacial sería con la de los residuos que se generan en la producción de radioisotopos pasa uso médico e industrial (Molibdeno-99, Cobalto-60, Iridio-192, etc)

    4. @J.A. Sabemos que otros procesos industriales contaminan, muchas gracias. Pero aquí estamos hablando del puto plutonio. Cuando tengamos que hablar del cadmio o de los combustibles contaminantes lo haremos. Y sobre la energía atómica no hay demonización por mi parte, lo que hay es el argumento por el que pasas de puntillas: va otra vez: qué hacemos con esis residuos los próximos mil años?? Parece un chiste de mal gusto decir que los residuos están «acotados, retenidos y delimitados» ,por cuánto tiempo J.A.?? esos residuos pueden ser objetivo terrorista en cualquier momento, y mira que han pasado cosas los últimos quinientos años…

      Tengamos altura de miras, no puede ser que hayamos llegado a un muro tecnológico infranqueable que nos obliga a impulsar sondas como hace casi cincuenta años. Sólo intereses vinculados al poderoso lobby atómico pueden estar echando el freno a investigaciones que den como resultado el fin de este uso.

      Esta claro que la canción para ti será la de «Aviador Dro y sus obreros especializados» cuando cantaban aquello de: «Nuclear,si, por supuesto, cómo no?».

      SOS Fukushima!!

    5. Si me estás hablando de los riesgos de los residuos en la producción de plutonio y por qué se tendría que olvidar de esta opción frenta a las alternativas, tendrás que explicarme primero porque estos impactos/riegos son de un orden mayor tal frente a los de «métodos alternativos» que dices haber y que hacen que la utilización del plutonio tenga que estar fuera de la mesa.

      «no puede ser que hayamos llegado a un muro tecnológico infranqueable que nos obliga a impulsar sondas como hace casi cincuenta años.»

      Los RTGs no impulsan las sondas… ¿en serío toda esta discusión sin que siquiera sepas para que se utiliza el plutonio?

      «Sólo intereses vinculados al poderoso lobby atómico pueden estar echando el freno a investigaciones que den como resultado el fin de este uso.»

      Ya, tan largos y poderosos son los tentaculos del malvado lobby atómico que por eso hoy en día utilizamos propulsión nuclear térmica en vez de aquella, útil en su día pero hoy insuficiente, propulsión química…

      ¿qué hacer con los residuos? vete a la página de Posiva encargada del AGP que se está construyendo en Finlandia y en la que tienen documentación técnica para aburrir (más de un millar de documentos), ahí tienes una opción.

      http://www.posiva.fi/en/databank/working_reports?cd_offset=

    6. J.A. No sufras que para eso te recomendé la canción de Aviador Dro. ; )

      Estamos más o menos al tanto de la función del Plutonio, aunque no tanto como tú que hablas como un experto… (en navegar por la red buscando respuestas donde no las hay, ni en Finlandia ni en el Congo), siento no haber sido maás certero en la expresión. Pero a mi no me hables de proyectos de que hacer con los residuos atómicos empaquetados. A dia de hoy se almacenan (o se tiran al mar). Sostengo que el peligro latente prolongado en el tiempo está hipotecando el futuro de las próximas generaciones cuando lo nuclear sea un mal sueño energético del s XX.

      Para terminar este debate por mi parte, te diré que pienso que estais en un gran error pero que si vuestros postulados triunfan a favor de la proliferación nuclear tenemos un problema…..otro.

  3. Obviamente si no hay dinero para nuevas misiones poco problema habrá con los stocks de plutonio pero se convierte en un problema muy muy gordo en el momento de que (crucemos dedos) esa financiación para nuevas misiones vuelva.

    11 kg (sin contar lo que pueda o no necesitar Europa Clipper que en los nuevos diseños conceptuales se muestra con tres MMRTGs) es un punto de partida muy muy bajo a la hora de plantear nuevas misiones especialmente con sondas destinadas a explorar más allá de Jupiter donde los requerimientos de plutonio van a ser altos principalmente debido a la larga duración que estás misiones tendrían por el viaje (Cassini requirió de 32 kg, New Horizons 11 kg).

    Está la baza de los ASRG para reducir requerimientos pero sigue siendo una tecnología que, desgraciadamente, también esta sufriendo con los problemas de los recortes y pendiente de demostrar su fiabilidad.

    En esencia estoy diciendo, y suscribo, lo mismo que dices en el artículo, actualmente no es un gran problema porque hay otro muchísimo más importante que es la falta de financiación para nuevas misiones, pero en el momento en el que ese desaparezca (insisto, crucemos dedos) el problema del plutonio se vuelve muy muy gordo.

    1. Sí, pero no nos olvidemos que el plutonio YA está siendo fabricado de nuevo. El problema era realmente gordo hace dos años cuando ni siquiera se había reanudado la producción de este material. Ahora que ya se está fabricando otra vez, la NASA poco más puede hacer que presionar para que no cese la financiación en este asunto. Si todo va bien, para 2020-2022 ya habrá suficiente plutonio nuevo -sin contar las reservas existentes- para una o dos misiones de bajo coste adicionales o una grande.

      Saludos.

    1. Como señala David lo que interesa es el isótopo plutonio-238, en las barras de combustible usado lo que te vas a encontrar es principalmente Pu-239 y Pu-240 y aún esto solo va a ser un 1% de toda la masa que en su mayoría (aprox. 96%) seguirá siendo uranio (principalmente U-238).

      El metodo de obtención de Pu-238 que están utilizando ahora en Estados Unidos no pasa por reprocesar combustible usado sino por el bombardeo neutronico en un reactor del neptunio-237.

  4. Creo que el artículo, aunque bien documentado, es incoherente en sus conclusiones y deseos.

    Hay suficiente plutonio porque hay pocas misiones espaciales que lo utilicen proyectadas.
    Nos quejamos de que quien diga que hay poco plutonio, no sabe de lo que habla.
    Decimos que deberia haber más inversión en viajes espaciales.
    Por lo tanto decimos que se deberia usar más plutonio.
    Un plutonio que no existe.

    Se cae en la incoherencia.

    Aplaudo el blog y el trabajo de Daniel, solo queria destacar esa incoherencia.

    1. No, no hay ninguna incoherencia si entiendes cuáles son las prioridades. No hay misiones de sondas espaciales, con o sin plutonio, porque NO HAY DINERO. Punto pelota. Esta es la consideración principal. Además, para las pocas misiones que la NASA PODRÍA aprobar esta década SÍ hay plutonio. Te lo pongo de otra forma para que lo entiendas: si la NASA tuviese ahora mismo toneladas de Pu-238 seguiríamos sin tener NINGUNA misión adicional. O dicho al revés, la NASA no ha cancelado ninguna misión por falta de plutonio.

      Si la NASA tuviese mucho más dinero para sondas al sistema solar exterior, entonces SÍ que sería un problema, pero no es el caso.

      El problema es serio, sí, ¿acaso he dicho yo lo contrario? Pero no es el factor principal que está limitando el programa de sondas de la NASA.

      «Nos quejamos de que quien diga que hay poco plutonio, no sabe de lo que habla.»

      No me vengas con falacias de hombre de paja, por favor. Yo no he dicho semejante cosa. Es más, reconozco -porque es obvio- que sería ideal el que la NASA dispusiese de más plutonio, pero es que la producción de plutonio YA se ha reanudado. ¿Qué más puede hacer la NASA? El problema era realmente grave hace dos o cinco años, pero ahora está en vías de solución. El que lo quiera ver, que lo vea, el que no…

    2. Anónimo: creo que se trata de entender la diferencia entre la realidad y la fantasía.

      Realidad: no hay dinero -> no hay misiones espaciales -> da igual que haya o no plutonio -> estamos jodidos

      Fantasía: hay dinero -> hay misiones espaciales -> ¡oh, no hay plutonio! > Estamos jodidos

    1. TiME y CHopper no fueron canceladas, sino que perdieron el concurso de la próxima misión Discovery frente a InSight en 2012. Por entonces todavía no se había reanudado la producción de plutonio, así que las cosas han cambiado sustancialmente en este último año. Creo que en su momento la escasez de plutonio fue un factor importante en contra de ambas misiones, pero no el decisivo. Por ejemplo, TiME es una misión que encaja mejor dentro de una misión de tipo New Frontiers, de mayor presupuesto.

  5. Primero agradecerte por el articulo, estaré atento a tu post sobre plutonio para comprender un poco mas el asunto, y me gustaría pedirte si a este nuevo articulo puedes agregar (la he buscado en el blog y no encuentro algo similar) una explicación de como funciona el RTG, como logra esas unidades de calor convertirse en la energía eléctrica que requiere una sonda espacial para llevar a cabo su misión.

    1. No, no y no. No falta dinero porque no haya plutonio para misiones, sino porque el programa de exploración planetaria de la NASA ha sido recortado estos últimos años de forma radical.

      Es importante recordar que para las misiones de tipo Discovery y New Frontiers la NASA no selecciona el objetivo a priori, sino que primero lleva a cabo un concurso. Es decir, la agencia espacial no sabe de antemano si va a haber una propuesta de sonda que requiera RTG o no. Si a la NASA le sobrase el dinero -que no es el caso, insisto- convocaría tropecientos concursos para estas misiones y se limitaría a descartar aquellas propuestas que usasen RTGs. Te aseguro que el sistema solar está lleno de destinos que se pueden estudiar sin RTG (incluido Júpiter).

      Saludos.

  6. Supongamos que eres un congresista de EEUU, tienes que asignar dinero a la NASA para sondas espaciales, y tienes la información de que no hay mas plutonio. Desde luego que no le darás ese dinero para misiones irrealizables debido a la falta de plutonio. Por lo tanto, de la falta de plutonio deriva la escasez de dinero de la NASA.

    1. No. Sigues sin entender cómo funciona el sistema de financiación de sondas de la NASA.

      A ver si logro explicarme. La NASA no se presenta ante el Congreso y dice, ‘oye, dame dinero para esta misión en concreto’. Las misiones Discovery se eligen mediante concursos y las New Frontier más o menos igual (la diferencia no importa aquí). Las únicas que son elegidas ‘desde arriba’ por la cúpula de la NASA son las de tipo Flagship, las más caras (como el rover de 2020). Lo que hace la NASA es decirle al congreso, ‘oye, dame dinero para una misión de tipo Discovery’, sin saber de antemano cuál va a ser esa misión o si va a usar RTG o no.

      Actualmente, repito, la única misión no aprobada con RTGs que la NASA quiere sacar adelante es la Europa Clipper (que despegaría en 2021-2024) y para esa misión SÍ hay plutonio.

      Saludos.

    2. Gracias por las amables respuestas. Pero sigo sin entender por qué si aumentaron el presupuesto de la NASA para el 2014, y si se ha reanudado la producción de plutonio-238, se niegan entonces a financiar misiones para estudiar el Sistema Solar exterior.

    3. Porque el presupuesto de exploración planetaria, con la excepción del destinado a Marte, ha sido reducido estos últimos años. La NASA no tiene siquiera dinero para Europa Clipper, que es una prioridad para la agencia y la comunidad científica. No hay dinero para explorar el sistema solar exterior, lamentablemente. Aquí tienes más info:

      http://www.planetary.org/blogs/guest-blogs/van-kane/20130830-finally-an-fy13-nasa-planetary-budget.html

      Saludos.

    1. Efectivamente, en ese caso las cosas se pondrían realmente feas y habría que esperar bastantes años antes de que la producción actual de plutonio permitiese generar unas reservas sustanciales de Pu-238. De todas formas, más de uno en la NASA daría un riñón porque el ‘problema’ fuese la aprobación de Europa Clipper.

  7. Tengo entendido, que la ESA estuvo estudiando la utilización de otros isótopos radiactivos alternativos al Pu-238.

    ¿Tienes alguna información al respecto?

    1. Si no recuerdo mal, hace unos meses se anunció avances en la obtención del americio-241 como fuente para RTGs por parte de un laboratorio británico que habría obtenido mayor financiación por parte de la ESA.

      En general sigue siendo peor opción que el Pu-238 (mayor vida pero a fuerza de perder densidad energética y además emisor beta en vez de alfa con lo que requeriría mayor blindaje) pero bueno, al menos la ESA tiene el ojo todavía puesto en ello.

    2. Tengo entendido que el americio 241 se quiere usar para misiones de duración muy larga, fuera de la heliosfera. Aunque, de aquí a que veamos aprobada una misión así, probablemente estemos ya todos bajo tierra.

  8. En resumen. Que los que tengan más de 60 años se irán al otro barrio sin ver exploraciones más allá de Júpiter, y los que tengan 50 años, pueden tener una mínima esperanza pero para cuando llegara esa hipotética nave ya estarían muy viejecitos,

  9. Daniel, no entiendo algo, cuando dices que la NASA debe rezar para que no le cancelen la producción de Plutonio… si la NASA paga por el mismo entonces no debería estar tranquila? ¿O la producción de plutonio es un item más dentro del presupuesto de la NASA que aprueba el congreso? ¿pueden entonces cancelarlo en el presupuesto del 2016 por ejemplo? Un saludo

    1. Tengo entendido que en los últimos años ha habido grandes avances de eficiencia en los materiales de conversión calor-electricidad. No se si habrá alguna razón que impidiera usarlos para un RTG (quizás no conservar bien la integridad bajo radiación).
      Si son aplicables, entiendo que, al igual que con los Stirling, permitirían sacar más rendimiento al plutonio que con los materiales convencionales.

  10. hola Daniel Martín, la pregunta tengo viene relacionado con los presupuestos de Roscosmos( no se si todavia se llame así) y NASA, siento que Roscosmos está haciendo bastantes cosas y la NASA me parece que cada vez tiene menos presupuesto, por ejemplo, los rusos son los encargados de mandar a los cosmonautas a la ISS, entre otras actividades que realizan, el programa ORION de la nasa creo que hasta se está atrasando más, y bueno ahora viene esto que publicas de que no tienen presupuesto para más sondas, entonces que es lo que está pasando?, los rusos están invirtieno mas dinero en el espacio que los mismos norteamericanos?

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