Một cuộc chạy đua vào không gian mới hiện đang diễn ra, với sáu hoặc bảy quốc gia và liên minh cạnh tranh để được công nhận là cường quốc không gian của thế kỷ 21 khi họ gấp rút xây dựng một thế hệ tàu đổ bộ và tàu thám hiểm mới trên mặt trăng. NASA đang chuẩn bị thực hiện lời hứa thiết lập sự hiện diện lâu dài của con người trên bề mặt mặt trăng. Theo hợp đồng với Cơ quan Vũ trụ Vương quốc Anh, Đại học Bangor ở Wales đang phát triển nhiên liệu hạt nhân mới cho lò phản ứng vi mô Rolls-Royce để cung cấp năng lượng cho trạm mặt trăng có người lái trong tương lai vào năm 2030.
A sứ mệnh dài hạn trên mặt trăng Một trở ngại lớn cho sứ mệnh hoặc thiết lập tiền đồn lâu dài là đêm trăng dài 14 ngày, trong đó nhiệt độ ban ngày giảm từ 250°F (120°C) xuống -208°F (-130°C). Sự kết hợp giữa cái lạnh cóng và bóng tối này có nghĩa là máy móc và tiền đồn phải dựa vào hệ thống năng lượng hạt nhân nếu chúng muốn tồn tại chứ chưa nói đến hoạt động. Đối với bất cứ thứ gì cần thực hiện công thực tế, điều đó có nghĩa là lò phản ứng hạt nhân chứ không phải máy phát nhiệt không dây.
Các lò phản ứng này khác với các lò phản ứng thông thường lớn được sử dụng trên Trái đất dựa vào các thanh nhiên liệu. Thay vào đó, chúng sẽ là những lò phản ứng rất nhỏ do nhà máy sản xuất, sử dụng nhiên liệu hạt TRISO.
Nhiên liệu TRISO là một biến thể của nhiên liệu lò phản ứng giường sỏi sử dụng viên nhiên liệu có kích thước bằng quả bóng bi-a thay vì thanh nhiên liệu. Điều làm cho nhiên liệu Bangor TRISO trở nên khác biệt là các viên nhiên liệu được thu nhỏ lại bằng kích thước của hạt anh túc. Những viên nhiên liệu này được làm từ uranium, carbon và oxy đã được làm giàu thông qua công nghệ in 3D, với lõi uranium được bọc kín trong các lớp carbon và gốm sứ.
Không giống như các thanh nhiên liệu, các hạt nhiên liệu này rất bền và có thể chịu được nhiệt độ rất cao cũng như chống lại hư hại do bức xạ neutron, ăn mòn và oxy hóa.
Được dẫn dắt bởi Simon Middleberg, giáo sư vật liệu hạt nhân và đồng giám đốc Viện Tương lai Hạt nhân tại Đại học Bangor, Đại học Bangor đang phát triển nhiên liệu TRISO phù hợp cho các lò phản ứng mặt trăng đang được phát triển bởi các công ty như Rolls-Royce. Nó có thể được sử dụng không chỉ trong các lò phản ứng điện mà còn trong các hệ thống đẩy hạt nhân trong tương lai.
Điều quan trọng về lò phản ứng nhiên liệu TRISO là thiết kế của nó tương đối đơn giản và có thể làm mát bằng không khí chỉ bằng cách đặt nó dưới bóng của ô tản nhiệt trên hệ thống làm mát. Bằng cách vận hành ở nhiệt độ cao hơn, các lò phản ứng này hoạt động hiệu quả hơn các lò phản ứng nước áp lực truyền thống.
Trong quá trình vận hành, các hạt nhiên liệu được đưa vào phía trên lò phản ứng. Khi nhiên liệu được sử dụng hết, nó sẽ di chuyển xuống đáy và nhiên liệu đã qua sử dụng được loại bỏ. Vì nhiệt độ lò phản ứng cao nên nếu phản ứng quá mạnh, nhiệt tăng cao sẽ ức chế phản ứng và đưa lò phản ứng về mức an toàn.
Middleberg cho biết: "Dự án này sẽ sử dụng kiến thức chuyên môn về nhiên liệu hạt nhân của Viện Tương lai Hạt nhân của chúng tôi và áp dụng chuyên môn đó vào một trong những ứng dụng thú vị nhất: thám hiểm không gian. Trên mặt trăng và các hành tinh có ngày và đêm, chúng ta không thể dựa vào mặt trời để lấy năng lượng nữa, vì vậy các hệ thống như lò phản ứng vi mô nhỏ phải được thiết kế để duy trì sự sống. Năng lượng hạt nhân hiện là năng lượng duy nhất chúng ta có để cung cấp năng lượng cho khoảng cách xa như vậy trong không gian. Nhiên liệu phải cực kỳ chắc chắn, có thể chịu được tác động của vụ phóng và hoạt động đáng tin cậy trong nhiều năm. "Các nhà khoa học và kỹ sư xuất sắc tại Viện Tương lai Hạt nhân đang thực hiện thách thức này, nhưng sẽ cần nhiều hơn nữa trong những năm tới và chúng tôi hy vọng chuyên ngành kỹ thuật mới của trường đại học sẽ mang đến nhiều cơ hội thú vị cho những sinh viên muốn theo đuổi sự nghiệp trong các lĩnh vực nghiên cứu và phát triển thú vị này."