Учёные предложили концепцию ядерного реактора MULE для энергоснабжения постоянной лунной базы и переработки местного грунта. Разработка описана в препринте на arXiv Юлиусом Мерцем из Мюнхенского технического университета и его соавторами. Установка должна работать во время лунной ночи, которая продолжается около 14 суток, а температура на поверхности может опускаться до −223 °C.
Авторы связывают проект с использованием местных ресурсов, необходимым для длительного присутствия человека на Луне. Доставка строительных материалов с Земли обходится в десятки тысяч долларов за килограмм. При этом нужные вещества содержатся в реголите — мелкодисперсном грунте на поверхности спутника.
Для извлечения кислорода и промышленных металлов предлагается применять электролиз расплавленных солей. В ходе процесса лунную пыль растворяют в жидкой соли и пропускают через неё электрический ток, отделяя кислород и получая металлические сплавы. Технологии требуется температура выше 900 °C, а традиционные схемы сначала превращают ядерное или солнечное тепло в электричество, теряя примерно 60% энергии в виде отходящего тепла.
MULE использует каскадное распределение тепла. Поток с температурой около 1000 °C направляется на электролиз, затем при примерно 750 °C приводит в действие замкнутый цикл Брайтона, где расширяющийся газ вращает турбину и вырабатывает электричество. После этого газ остывает до 150 °C и может применяться для обогрева жилых модулей, а остаточное тепло при 75 °C отводится радиаторами в космос в виде инфракрасного излучения. Дополнительный накопитель тепла должен сглаживать нагрузку и поддерживать процесс при временной остановке реактора.
Конструкция установки включает полностью керамическую активную зону на основе карбида кремния с 37 шестиугольными сборками топлива TRISO. Каждая частица содержит карбид урана, окружённый тремя слоями углерода и керамики, которые выполняют роль миниатюрной защитной оболочки. Обогащение топлива составляет 93% по урану-235, а регулирование реакции обеспечивают шесть поворотных барабанов: одна их сторона поглощает нейтроны благодаря карбиду бора, другая отражает их с помощью оксида бериллия.
Габариты MULE составляют 2,3 м в длину и 0,78 м в ширину, масса — 2,1 т, что соответствует возможностям тяжёлых ракет-носителей Starship и New Glenn. Работоспособность системы проверили с помощью симулятора Serpent 2, рассчитав движение миллионов нейтронов. При заданном сроке службы в 10 лет барабаны повернулись лишь на 5,34 градуса, а неизрасходованными остались более 98% топлива; расчёты показали возможность работы до 95 лет без перезагрузки.
Среди нерешённых задач авторы называют эксплуатацию горячего гелия и риск разрушения керамики из-за резких перепадов температуры. В проекте также отсутствует радиационная защита: реактор предлагают засыпать несколькими метрами реголита, однако подходящей лунной техники для такой выемки грунта пока нет. Как сообщает Universe Today, MULE может стать одним из вариантов энергоснабжения будущих поселений, но до размещения подобной установки на Луне ещё предстоит решить ряд инженерных проблем.