مولد كهربائي حراري يعمل بالنظائر المشعة

أنظمة الطاقة النووية/المركبات الفضائية المعروفة ومصيرها. تواجه هذه الأنظمة مصائر متنوعة، فعلى سبيل المثال، تُرك نظام SNAP-27 التابع لبرنامج أبولو على سطح القمر. ^{[ 25 ]} كما تحتوي بعض المركبات الفضائية الأخرى على سخانات صغيرة تعمل بالنظائر المشعة، فعلى سبيل المثال، تحتوي كل مركبة من مركبات استكشاف المريخ على سخان نظائر مشعة بقدرة 1 واط. تستخدم المركبات الفضائية كميات مختلفة من المواد، فعلى سبيل المثال، تحتوي مركبة كيوريوسيتي التابعة لمركبة علوم المريخ على 4.8  كيلوغرام من ثاني أكسيد البلوتونيوم-238 . ^{[ 26 ]}

** ليس في الواقع مفاعل RTG، بل كان مفاعل BES-5 Buk ( БЭС-5 ) مفاعلًا سريعًا يستخدم أزواجًا حرارية تعتمد على أشباه الموصلات لتحويل الحرارة مباشرة إلى كهرباء ^{[ 31 ] [ 32 ]}

*** ليس مولدًا حراريًا إشعاعيًا بالمعنى الحرفي، فقد استخدم مفاعل SNAP-10A وقود اليورانيوم المخصب، وهيدريد الزركونيوم كمهدئ، ومبردًا من سبيكة الصوديوم والبوتاسيوم السائلة، وتم تنشيطه أو تعطيله باستخدام عاكسات البريليوم ^{[ 30 ]} . وقد غذت حرارة المفاعل نظام تحويل حراري كهربائي لإنتاج الكهرباء. ^{[ 30 ]}

**** ليس مولد نظائر مشعة بالمعنى الحرفي، بل يستخدم مولد النظائر المشعة المتطور جهاز طاقة ستيرلينغ يعمل بالنظائر المشعة (انظر مولد النظائر المشعة ستيرلينغ ).

يبلغ عمر النصف للبلوتونيوم-238 حوالي 87.7 عامًا، وكثافة طاقة معقولة تبلغ 0.57 واط لكل غرام، ^{[ 39 ]} ومستويات إشعاع غاما ونيوترون منخفضة للغاية. يتميز البلوتونيوم ^-238 بأقل متطلبات الحماية. ثلاثة نظائر مرشحة فقط تستوفي المعيار الأخير (لم تُذكر جميعها أعلاه) وتحتاج إلى أقل من 25 مم من درع الرصاص لحجب الإشعاع. يحتاج البلوتونيوم ^-238 (أفضل هذه النظائر الثلاثة) إلى أقل من 2.5  مم، وفي كثير من الحالات، لا حاجة إلى درع في مولدات الطاقة الكهروحرارية التي تعمل بالبلوتونيوم ^-238 ، لأن الغلاف نفسه كافٍ. أصبح البلوتونيوم ^-238 الوقود الأكثر استخدامًا في مولدات الطاقة الكهروحرارية، على شكل أكسيد البلوتونيوم (IV) (PuO₂ ₎ . ^{[ 40 ]}

ومع ذلك، فإن أكسيد البلوتونيوم (IV) الذي يحتوي على وفرة طبيعية من الأكسجين ينبعث منه النيوترونات بمعدل يقارب2.3 × 10⁴ ^{نيوترون}  /ثانية/غرام من البلوتونيوم ^-238 . يُعدّ معدل الانبعاث هذا مرتفعًا نسبيًا مقارنةً بمعدل انبعاث النيوترونات من معدن البلوتونيوم-238. يُصدر المعدن الخالي من شوائب العناصر الخفيفة ما يقارب2.8 × 10 ³ نيوترون/ثانية/غرام من ²³⁸ Pu. يتم إنتاج هذه النيوترونات عن طريق الانشطار التلقائي لـ ²³⁸ Pu.

يعود الاختلاف في معدلات انبعاث النيوترونات من المعدن والأكسيد بشكل رئيسي إلى تفاعل جسيمات ألفا مع الأكسجين-18 والأكسجين-17 الموجودين في الأكسيد. تبلغ النسبة الطبيعية للأكسجين-18 في حالته الطبيعية 0.204%، بينما تبلغ نسبة الأكسجين-17 0.037%. يؤدي اختزال الأكسجين-17 والأكسجين-18 الموجودين في ثاني أكسيد البلوتونيوم إلى انخفاض كبير في معدل انبعاث النيوترونات من الأكسيد؛ ويمكن تحقيق ذلك باستخدام طريقة تبادل الأكسجين-16 في الطور الغازي. استُخدمت دفعات إنتاج منتظمة من جسيمات ^238PuO₂ _{المترسبة على} ^شكل هيدروكسيد لإثبات إمكانية تبادل الأكسجين _-16 بكفاءة في دفعات الإنتاج الكبيرة بشكل روتيني. كما تم بنجاح تبادل الأكسجين ^-16 _{في كريات} مجهرية من ^{238PuO₂ عالية} الحرق ، مما يدل على أن التبادل سيحدث بغض النظر عن تاريخ المعالجة الحرارية السابقة _لـ ^238PuO₂ . ^{[ 41 ]} تم اكتشاف هذا الانخفاض في معدل انبعاث النيوترونات من أكسيد البلوتونيوم _{المحتوي} على الأكسجين العادي بمقدار خمسة أضعاف خلال أبحاث منظم ضربات القلب في مختبر ماوند عام 1966، ويعود ذلك جزئيًا إلى خبرة مختبر ماوند في إنتاج النظائر المستقرة التي بدأت عام 1960. ولولا هذه العملية، لكانت تكلفة التدريع اللازم لإنتاج مصادر الحرارة الكبيرة باهظة للغاية. ^{[ 42 ]}

على عكس النظائر الثلاثة الأخرى المذكورة في هذا القسم، يتطلب نظير البلوتونيوم ^-238 تصنيعًا خاصًا، وهو غير متوفر بكثرة كمنتج نفايات نووية. حاليًا، تُعدّ روسيا الدولة الوحيدة التي حافظت على إنتاج كميات كبيرة منه، بينما لم يتجاوز إنتاج الولايات المتحدة 50 غرامًا (1.8 أونصة) إجمالًا بين عامي 2013 و2018. ^{[ 43 ]} وتطمح الوكالات الأمريكية المعنية إلى بدء إنتاج هذه المادة بمعدل يتراوح بين 300 و400 غرام (11 إلى 14 أونصة) سنويًا. وفي حال تمويل هذه الخطة، سيكون الهدف هو إنشاء عمليات أتمتة وتوسيع نطاق الإنتاج لإنتاج ما معدله 1.5 كيلوغرام (3.3 رطل) سنويًا بحلول عام 2025. ^{[ 44 ] [ 43 ]}     

استخدم الاتحاد السوفيتي السترونتيوم-90 في مولدات الطاقة الكهروحرارية الأرضية. يتحلل السترونتيوم-90 عن طريق تحلل بيتا السالب ^إلى الإيتريوم ^-90 ، الذي يتحلل ^بدوره بسرعة عن طريق تحلل بيتا مرة أخرى. يتميز السترونتيوم ^{-90 بطاقة تحلل أقل من البلوتونيوم -238} ، ولكن عمر النصف الأقصر له (28.8 سنة) ووزنه الذري الأقل ينتجان كثافة طاقة للمعدن النقي تبلغ 0.95 واط لكل غرام. ^{[ 45 ]}السترونتيوم عنصر قلوي ترابي شديد التفاعل ، ويتراكم في أنسجة العظام نظرًا لتشابهه الكيميائي مع الكالسيوم (وبمجرد دخوله العظام، يُمكنه إلحاق ضرر كبير بنخاع العظم ، وهو نسيج سريع الانقسام). لذا، لا يُستخدم عادةً في صورته النقية في مولدات النظائر المشعة. الشكل الأكثر شيوعًا هو تيتانات السترونتيوم البيروفسكيتي (SrTiO₃ ₎ ، وهو خامل كيميائيًا تقريبًا وله درجة انصهار عالية. على الرغم من أن صلابته البالغة 5.5 على مقياس موس تجعله غير مناسب كبديل للألماس ، إلا أنه يتمتع بصلابة كافية لتحمل بعض أنواع التسرب العرضي من درعه دون انتشار دقيق جدًا للغبار. من عيوب استخدام SrTiO₃ _بدلًا من المعدن الأصلي انخفاض كثافة الطاقة، لأن جزء TiO₃ _من المادة لا يُنتج أي حرارة اضمحلال. يتميز السترونتيوم ^-90 بنسبة عالية من نواتج الانشطار في انشطار كل من ^{السترونتيوم-235.}يو و ²³⁹يتوفر البلوتونيوم بكميات كبيرة وبسعر منخفض نسبيًا عند استخراجه من الوقود النووي المستهلك . ^{[ 45 ]} إحدى طرق الحصول على SrTiO3، بدءًا من الأكسيد أو المعدن الأصلي، _هي تحويله إلى هيدروكسيد السترونتيوم في محلول مائي، والذي يمتص ثاني أكسيد الكربون من الهواء ليصبح كربونات السترونتيوم الأقل ذوبانًا . يتفاعل كربونات السترونتيوم مع ثاني أكسيد التيتانيوم عند درجة حرارة عالية لإنتاج تيتانات السترونتيوم المطلوبة بالإضافة إلى ثاني أكسيد الكربون . ويمكن، عند الرغبة، تشكيل منتج تيتانات السترونتيوم في صورة مُجمّع شبيه بالسيراميك عن طريق التلبيد .

استخدمت بعض النماذج الأولية للمولدات الحرارية النظائرية، التي بُنيت لأول مرة عام 1958 من قِبل لجنة الطاقة الذرية الأمريكية، البولونيوم-210 . يوفر هذا النظير كثافة طاقة هائلة ( يُصدر البولونيوم ^{-210 النقي} 140  واط /غرام) نظرًا لسرعة اضمحلاله العالية، إلا أن استخدامه محدود بسبب عمر النصف القصير جدًا الذي يبلغ 138 يومًا. تصل درجة حرارة عينة نصف غرام من البولونيوم ^{-210 إلى أكثر من} 500 درجة مئوية (900 درجة فهرنهايت) . ^{[ 46 ]} ولأن البولونيوم ^-210 مُشعّ نقي لأشعة ألفا ولا يُصدر إشعاعات غاما أو أشعة سينية بكميات كبيرة، فإن متطلبات الحماية منه منخفضة كتلك الخاصة بالبلوتونيوم ^-238 . في حين أن عمر النصف القصير يُقلل أيضًا من الفترة التي يُشكل فيها التسرب العرضي إلى البيئة مصدر قلق، إلا أن البولونيوم-210 شديد السمية الإشعاعية عند ابتلاعه، ويمكن أن يُسبب ضررًا كبيرًا حتى في أشكاله الخاملة كيميائيًا، والتي تمر عبر الجهاز الهضمي كجسم غريب. إحدى الطرق الشائعة لإنتاج (سواء كان ذلك عرضيًا أو متعمدًا) هي تشعيع النيوترونات لـ ²⁰⁹  يُعدّ البزموت -210 النظير الطبيعي الوحيد للبزموت . ويُستشهد بهذا الإنتاج العرضي كحجة ضد استخدام خليط الرصاص والبزموت كمبرد في مفاعلات المعادن السائلة. مع ذلك، إذا وُجد طلب كافٍ على البولونيوم-210، فقد يكون استخراجه مجديًا اقتصاديًا، على غرار كيفية استخلاص التريتيوم اقتصاديًا من الماء الثقيل المُهدئ في مفاعلات كاندو .

يُعدّ الأمريسيوم-241 نظيرًا مرشحًا يتمتع بتوافر أكبر بكثير من البلوتونيوم ^-238 . ورغم أن عمر النصف للأمريسيوم ^{-241 يبلغ 432 عامًا، أي ما يقارب خمسة أضعاف عمر النصف للبلوتونيوم -238} ، ويمكنه نظريًا تشغيل جهاز ما لقرون، إلا أن المهمات التي تتجاوز مدتها 10 سنوات لم تكن موضوعًا للبحث حتى عام 2019. ^{[ 47 ]} تبلغ كثافة الطاقة للأمريسيوم ^-241 ربع كثافة الطاقة للبلوتونيوم ^-238 فقط ، وينتج الأمريسيوم ^-241 إشعاعًا أكثر اختراقًا من خلال نواتج سلسلة التحلل مقارنةً بالبلوتونيوم ^-238 ، ويحتاج إلى حماية أكبر. وتُعدّ متطلبات الحماية له في مولدات الطاقة الكهروحرارية النظائرية (RTG) ثالث أقل المتطلبات: إذ لا يتطلب سوى البلوتونيوم ^-238 والبولونيوم ^-210 متطلبات أقل. ونظرًا للنقص العالمي الحالي ^{[ 48 ]} في البلوتونيوم ^-238 ، تدرس وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) استخدام الأمريسيوم ^{-241 كوقود لمولدات الطاقة الكهروحرارية النظائرية [ 47 ] [ 49 ]} ، وفي عام 2019، أعلن المختبر النووي الوطني في المملكة المتحدة عن توليد كهرباء قابلة للاستخدام. ^{[ ٥٠ ]} من مزايا الأمريسيوم-٢٤١ مقارنةً بالبلوتونيوم ^-٢٣٨ أنه يُنتج كنفايات نووية ويتميز بنقائه النظائري العالي. تتوقع التصاميم الأولية لمولدات الطاقة الكهروحرارية التي تعمل بالأمريسيوم ^-٢٤١ _طاقة تتراوح بين ٢ و٢.٢ واط /كجم عند تصميم مولدات طاقة تتراوح بين ٥ و٥٠ _واط ، _ولكن في الاختبارات العملية انخفضت الطاقة إلى ما بين ١.٣ و١.٩ واط /كجم. ^{[ ٤٧ ]} يُستخدم الأمريسيوم-٢٤١ حاليًا بكميات صغيرة في أجهزة كشف الدخان المنزلية، وبالتالي فإن التعامل معه وخصائصه معروفة جيدًا. مع ذلك، يتحلل إلى النبتونيوم-٢٣٧ ، وهو أكثر الأكتينيدات نشاطًا كيميائيًا.   

الكوريوم-250 هو النظير ذو العدد الذري الأدنى، ويتحلل بشكل أساسي عن طريق الانشطار التلقائي، وهي عملية تُطلق طاقةً تفوق طاقة تحلل ألفا بأضعافٍ كثيرة. بالمقارنة مع البلوتونيوم-238، يمتلك الكوريوم-250 كثافة طاقة تبلغ ربع كثافة طاقة البلوتونيوم-238 تقريبًا، لكن عمر النصف له أطول بـ 95 مرة (حوالي 8300 سنة مقابل حوالي 87 سنة). ولأنه باعث للنيوترونات (أضعف من الكاليفورنيوم-252 ، لكن تأثيره ليس ضئيلاً)، تتطلب بعض التطبيقات حمايةً إضافيةً ضد إشعاع النيوترونات . ولأن الرصاص، وهو مادة واقية ممتازة ضد أشعة غاما وإشعاع الكبح الناتج عن أشعة بيتا ، ليس درعًا جيدًا للنيوترونات (بل يعكس معظمها)، فإنه يجب إضافة مادة واقية أخرى في التطبيقات التي تُشكل فيها النيوترونات مصدر قلق.

تُعدّ المواد المشعة في مولدات النظائر المشعة الحرارية (RTGs) خطيرة، ويمكن استخدامها لأغراض خبيثة. وهي غير صالحة لصنع سلاح نووي حقيقي ، ولكنها قد تُستخدم في " قنبلة قذرة ". بنى الاتحاد السوفيتي العديد من المنارات غير المأهولة وعلامات الملاحة التي تعمل بمولدات النظائر المشعة الحرارية باستخدام السترونتيوم-90 ( ^90Sr ). تتميز هذه المولدات بموثوقيتها العالية وتوفيرها مصدرًا ثابتًا للطاقة. معظمها غير محمي، حتى أنه لا يحتوي على أسوار أو لافتات تحذيرية، ولم يعد موقع بعض هذه المنشآت معروفًا بسبب ضعف حفظ السجلات. في إحدى الحالات، قام لص بفتح حجرات المواد المشعة. ^{[ 12 ]} وفي حالة أخرى ، عثر ثلاثة حطابين في منطقة تسالينجيكا بجورجيا على مصدرين خزفيين مهجورين من مولدات النظائر المشعة الحرارية، وقد جُرّدا من دروعهما الواقية؛ نُقل اثنان من الحطابين لاحقًا إلى المستشفى مصابين بحروق إشعاعية شديدة بعد حملهما المصادر على ظهورهما، وتوفي الثالث. تم استعادة الوحدات وعزلها في نهاية المطاف. ^{[ 54 ]}

يوجد في روسيا حوالي ألف مولد حراري نووي إشعاعي (RTGs)، تجاوزت جميعها عمرها التشغيلي المصمم لعشر سنوات منذ زمن طويل. من المرجح أن معظم هذه المولدات لم تعد تعمل، وقد يلزم تفكيكها. وقد قام بعض الباحثين عن المعادن بنزع أغلفة بعضها المعدنية، على الرغم من خطر التلوث الإشعاعي. ^{[ 55 ]} إن تحويل المادة المشعة إلى شكل خامل يقلل من خطر سرقتها من قبل أشخاص غير مدركين لمخاطر الإشعاع (كما حدث في حادثة غويانيا في مصدر مهجور للسيزيوم-137 حيث كان السيزيوم موجودًا في صورة كلوريد السيزيوم سهل الذوبان في الماء ). ومع ذلك، يمكن لشخص خبيث ذي خبرة كيميائية كافية استخلاص مادة متطايرة من مادة خاملة و/أو تحقيق تأثير مماثل في التشتيت عن طريق طحن المادة الخاملة إلى غبار ناعم.

تشكل مولدات الطاقة الحرارية النووية خطر التلوث الإشعاعي : فإذا تسربت الحاوية التي تحتوي على الوقود، فقد تلوث المواد المشعة البيئة.

بالنسبة للمركبات الفضائية، يتمثل الشاغل الرئيسي في أنه في حال وقوع حادث أثناء الإطلاق أو مرور المركبة الفضائية بالقرب من الأرض، فقد تتسرب مواد ضارة إلى الغلاف الجوي؛ ولذلك أثار استخدامها في المركبات الفضائية وغيرها جدلاً واسعاً. ^{[ 56 ] [ 57 ]}

مع ذلك، يُعتبر هذا الاحتمال غير وارد مع التصاميم الحالية لحاويات مولدات النظائر المشعة الحرارية (RTG). فعلى سبيل المثال، قدّرت دراسة الأثر البيئي لمسبار كاسيني-هويجنز، الذي أُطلق عام ١٩٩٧، احتمالية وقوع حوادث تلوث في مراحل مختلفة من المهمة. وقُدّرت احتمالية وقوع حادث يُسبب تسربًا إشعاعيًا من واحد أو أكثر من مولدات النظائر المشعة الحرارية الثلاثة (أو من وحدات تسخين النظائر المشعة البالغ عددها ١٢٩ وحدة ) خلال أول ٣.٥ دقائق بعد الإطلاق بنسبة ١ من ١٤٠٠؛ بينما بلغت احتمالية التسرب لاحقًا أثناء الصعود إلى المدار ١ من ٤٧٦؛ وبعد ذلك، انخفضت احتمالية التسرب العرضي بشكل حاد إلى أقل من ١ من مليون. ^{[ ٥٨ ]} وفي حال وقوع حادث يُحتمل أن يُسبب تلوثًا خلال مراحل الإطلاق (مثل فشل المركبة الفضائية في الوصول إلى المدار)، قُدّرت احتمالية أن يكون التلوث ناتجًا فعليًا عن مولدات النظائر المشعة الحرارية بنسبة ١ من ١٠. ^{[ ٥٩ ]} وقد تكللت عملية الإطلاق بالنجاح، ووصل مسبار كاسيني-هويجنز إلى زحل .

لتقليل خطر تسرب المواد المشعة، يُخزَّن الوقود في وحدات نمطية منفصلة مزودة بدروع حرارية خاصة بها. تُحاط هذه الوحدات بطبقة من معدن الإيريديوم وتُغلَّف بكتل من الجرافيت عالي المتانة . يتميز هذان العنصران بمقاومتهما للتآكل والحرارة. ويحيط بكتل الجرافيت غلاف واقٍ مصمم لحماية المجموعة بأكملها من حرارة دخول الغلاف الجوي للأرض. كما يُخزَّن وقود البلوتونيوم في شكل خزفي مقاوم للحرارة، مما يقلل من خطر التبخر والتطاير. يتميز هذا الخزف أيضًا بانخفاض ذوبانه .

يبلغ عمر النصف للبلوتونيوم -238 المستخدم في هذه المفاعلات الحرارية النووية 87.74 عامًا، مقارنةً بعمر النصف للبلوتونيوم-239 المستخدم في الأسلحة والمفاعلات النووية ، والذي يبلغ 24110 أعوام . ونظرًا لقصر عمر النصف، فإن البلوتونيوم-238 أكثر إشعاعًا بنحو 275 مرة من البلوتونيوم-239 (أي 17.3 كوري (640 جيجابيكريل ) / غرام مقابل 0.063 كوري (2.3 جيجابيكريل) /غرام ^{[ 60 ]} ). فعلى سبيل المثال، يخضع 3.6 كيلوغرام من البلوتونيوم-238 لنفس عدد التحللات الإشعاعية في الثانية الواحدة التي يخضع لها طن واحد من البلوتونيوم-239. بما أن معدل الإصابة بالنظائر من حيث النشاط الإشعاعي الممتص هو نفسه تقريبًا، ^{[ 61 ]} فإن البلوتونيوم-238 أكثر سمية بحوالي 275 مرة من حيث الوزن من البلوتونيوم-239.   

لا يخترق إشعاع ألفا المنبعث من أي من النظيرين الجلد، ولكنه قد يُشعّع الأعضاء الداخلية في حال استنشاق البلوتونيوم أو ابتلاعه. ويُعدّ الهيكل العظمي ، الذي من المرجح أن يمتص سطحه النظير، والكبد ، حيث يتجمع النظير ويزداد تركيزه، أكثر الأعضاء عرضةً للخطر.

من الأمثلة على حالات التلوث الإشعاعي المرتبط بمولدات الطاقة النووية النظائرية حادثة ليا الإشعاعية في جورجيا ، التي وقعت في ديسمبر/كانون الأول 2001. فقد تم إلقاء نوى مولدات الطاقة النووية النظائرية المحتوية على السترونتيوم-90 ، دون وضع علامات تعريفية عليها، وتفكيكها بشكل غير سليم، بالقرب من سد إنجوري الذي بناه الاتحاد السوفيتي. وتعرض ثلاثة قرويين من قرية ليا المجاورة للإشعاع دون علمهم، مما أدى إلى إصابتهم؛ وتوفي أحدهم في مايو/أيار 2004 متأثراً بجراحه. وقادت الوكالة الدولية للطاقة الذرية عمليات الإنقاذ ونظمت الرعاية الطبية. وحتى عام 2022، لم يتم العثور على النواتين المتبقيتين من مولدات الطاقة النووية النظائرية.

وقد وقعت عدة حوادث معروفة تتعلق بمركبات فضائية تعمل بالطاقة النووية الحرارية:

1. في 21 أبريل 1964، فشل إطلاق القمر الصناعي الملاحي الأمريكي Transit-5BN-3 في الوصول إلى مداره، واحتُرق أثناء دخوله الغلاف الجوي شمال مدغشقر . ^{[ 62 ]} وقد قُذف وقود البلوتونيوم المعدني، الذي تبلغ طاقته 17000 كوري (630 تيرابيكريل)، من مُسخّنه النظائري الحراري SNAP -9a إلى الغلاف الجوي فوق نصف الكرة الجنوبي، حيث احترق، ورُصدت آثار من البلوتونيوم-238 في المنطقة بعد بضعة أشهر. ونتيجةً لهذا الحادث، اشترطت لجنة السلامة التابعة لناسا دخول الغلاف الجوي سليمًا في عمليات إطلاق مُسخّنات النظائر المشعة الحرارية المستقبلية، مما أثّر بدوره على تصميم هذه المُسخّنات قيد التطوير.  
2. القمر الصناعي للأرصاد الجوية نيمبوس بي-1، الذي تم تدمير مركبة إطلاقه عمدًا بعد وقت قصير من إطلاقه في 21 مايو 1968 بسبب مساره غير المنتظم. أُطلق من قاعدة فاندنبرغ الجوية ، وتم استعادة مولد الطاقة الحرارية النووية SNAP-19، الذي يحتوي على ثاني أكسيد البلوتونيوم الخامل نسبيًا، سليمًا من قاع البحر في قناة سانتا باربرا بعد خمسة أشهر، ولم يتم رصد أي تلوث بيئي. ^{[ 63 ]}
3. في عام 1969 فشلت مهمة إطلاق المركبة القمرية الأولى لونوخود ، مما أدى إلى انتشار البولونيوم-210 على مساحة واسعة من روسيا. ^{[ 64 ]}
4. أدى فشل مهمة أبولو 13 في أبريل 1970 إلى دخول المركبة القمرية الغلاف الجوي حاملةً مولدًا نوويًا إشعاعيًا (RTG)، واحترقت فوق فيجي . كانت المركبة تحمل مولد SNAP-27 RTG يحتوي على 44,500 كوري (1,650 تيرابيكريل) من ثاني أكسيد البلوتونيوم في حاوية من الجرافيت مثبتة على ساق الهبوط، وقد نجا المولد من دخول الغلاف الجوي للأرض سليمًا، كما كان مُصممًا له، حيث رُتب مساره بحيث يغوص في مياه خندق تونغا في المحيط الهادئ على عمق يتراوح بين 6 و9 كيلومترات . وقد أكد عدم وجود تلوث بالبلوتونيوم-238 في عينات الغلاف الجوي ومياه البحر صحة الافتراض بأن الحاوية سليمة في قاع البحر. ومن المتوقع أن تحتوي الحاوية على الوقود لمدة لا تقل عن 10 فترات نصف عمر (870 عامًا). أجرت وزارة الطاقة الأمريكية اختبارات على مياه البحر، وخلصت إلى أن الغلاف الجرافيتي، المصمم لتحمل العودة إلى الغلاف الجوي، مستقر، ولا يُتوقع حدوث أي تسرب للبلوتونيوم. ولم تكشف التحقيقات اللاحقة عن أي زيادة في الإشعاع الطبيعي في المنطقة. يُمثل حادث أبولو 13 سيناريو بالغ الخطورة نظرًا لسرعات العودة العالية للمركبة من الفضاء القريب من القمر (المنطقة الواقعة بين الغلاف الجوي للأرض والقمر). وقد ساهم هذا الحادث في تأكيد تصميم الأجيال اللاحقة من مولدات الطاقة النووية الحرارية (RTGs) باعتبارها عالية الأمان.  
5. أُطلق مسبار مارس 96 من روسيا عام 1996، لكنه فشل في مغادرة مدار الأرض، وعاد إلى الغلاف الجوي بعد بضع ساعات. حمل مولدا الطاقة الحرارية النووية (RTGs) الموجودان على متنه 200  غرام من البلوتونيوم، ويُفترض أنهما نجيا من دخول الغلاف الجوي كما صُمما. يُعتقد أنهما موجودان الآن في مكان ما ضمن مسار بيضاوي يمتد من الشمال الشرقي إلى الجنوب الغربي،  طوله 320 كيلومترًا  وعرضه 80 كيلومترًا، ويقع مركزه على بُعد 32  كيلومترًا شرق مدينة إيكويكي في تشيلي . ^{[ 65 ]}

فُقد مولد طاقة إشعاعي نووي من طراز SNAP -19C بالقرب من قمة جبل ناندا ديفي في الهند عام 1965، عندما كان مخزّنًا في تكوين صخري قرب قمة الجبل أثناء عاصفة ثلجية. كان من المفترض أن يُشغّل محطة استخبارات آلية عن بُعد تابعة لوكالة المخابرات المركزية الأمريكية، تجمع بيانات القياس عن بُعد من منشأة اختبار الصواريخ الصينية في لوب نور . يُرجّح أن الكبسولات السبع قد جرفتها انهيارات جليدية لاحقة إلى أسفل الجبل، ولم يتم استعادتها حتى الآن. من المرجح أنها ذابت عبر النهر الجليدي وتفتتت، ^{[ 66 ]} حيث قام وقود سبيكة البلوتونيوم-الزركونيوم ²³⁸ بأكسدة جزيئات التربة التي تتحرك في عمود إشعاعي أسفل النهر الجليدي. ^{[ 67 ]} ونظرًا لأن الأنهار الجليدية من هذه القمم تُغذي بعضًا من أكبر أنهار الهند، بما في ذلك نهر الغانج ، فهناك مخاوف بشأن التلوث الإشعاعي الهائل الناجم عن هذه المولدات. روى العملاء الذين حاولوا تركيب الكبسولات أن الشيربا الذين ساعدوا في مهمتهم تنافسوا على حملها لأنها كانت تُصدر حرارة؛ وأطلقوا عليها اسم غورو رينبوتشي ، وقد وفرت هذه الحرارة بعض الراحة من الرياح المتجمدة، لكن بعض العملاء اعتقدوا أن الكبسولات لم تكن محمية بشكل كافٍ وأنها عرضت الرجال المحيطين بها للإشعاع. ^{[ 68 ]}

أصبحت العديد من مولدات الطاقة الكهروحرارية من طراز بيتا-إم ، التي أنتجها الاتحاد السوفيتي لتزويد المنارات والعلامات الإرشادية بالطاقة ، مصادر مهجورة للإشعاع. سمح تصميمها باستخدام مسامير صناعية عادية بدلاً من المسامير الآمنة ذاتيًا أو المتشابكة (على الأرجح لتقليل التكلفة)، ولم يتطلب استخدام آليات فتح آمنة ذاتيًا أو أي أنظمة حماية مقاومة للعبث. كما تم تفكيك العديد من هذه الوحدات بشكل غير قانوني لبيعها كخردة معدنية، أو تعرضت لظروف عاصفة، وتجمد، وتسرب المياه، وهي مشاكل شائعة في تلك المهجورة في القطب الشمالي الروسي القاسي. ^{[ 1 ]} بل إن بعضها سقط في المحيط، أو يعاني من عيوب في الحماية بسبب سوء التصميم أو التلف المادي. وقد أعرب برنامج الحد من التهديدات التعاوني التابع لوزارة الدفاع الأمريكية عن قلقه من إمكانية استخدام مواد من مولدات الطاقة الكهروحرارية من طراز بيتا-إم من قبل الإرهابيين لصنع قنبلة إشعاعية . ^{[ 12 ]}

مع ذلك، فإن بيروفسكايت تيتانات السترونتيوم المستخدم مقاوم لجميع أشكال التحلل البيئي المحتملة، ولا ينصهر أو يذوب في الماء. ويُستبعد التراكم الحيوي ، إذ يمرّ _SrTiO₃ عبر الجهاز الهضمي للإنسان أو الحيوانات الأخرى دون تغيير، لكن الحيوان أو الإنسان الذي يبتلعه سيتعرض مع ذلك لجرعة إشعاعية كبيرة في بطانة الأمعاء الحساسة أثناء مروره. أما التحلل الميكانيكي للحصى أو الأجسام الأكبر حجمًا إلى غبار ناعم فهو أكثر احتمالًا، وقد يؤدي إلى انتشار المادة على مساحة أوسع، إلا أن هذا من شأنه أيضًا أن يقلل من خطر التعرض لجرعة عالية في أي حالة تعرض منفردة.