Освоение Луны требует решения проблемы энергоснабжения в течение 14-дневной ночи, когда температура падает до минус 223 градусов Цельсия. Ни солнечные панели, ни запасы угля, газа или ветра не способны обеспечить постоянную работу базы в таких условиях. Группа исследователей под руководством Юлиуса Мерца из Мюнхенского технического университета предложила новый тип ядерного реактора, описанный в препринте на arXiv. Эта установка предназначена не только для питания систем жизнеобеспечения, но и для добычи полезных материалов на месте.
Доставка грузов с Земли обходится чрезвычайно дорого — десятки тысяч долларов за килограмм, поэтому долгосрочная лунная база должна опираться на местные ресурсы. Основным сырьём служит реголит — мелкая пыль, покрывающая поверхность Луны. Для извлечения кислорода и металлов из реголита применяется метод высокотемпературного электролиза расплавленных солей. Однако этот процесс требует нагрева выше 900 градусов Цельсия и отличается высоким энергопотреблением.
Традиционные схемы лунных баз предполагают нагрев электрическими нагревателями, питающимися от ядерных или солнечных источников. При преобразовании тепла в электричество около 60 процентов энергии теряется в виде отходящего тепла, что снижает эффективность систем при питании энергоёмких процессов. Реактор MULE (Microreactor Utilisation for Lunar Exploration — микрореактор для исследования Луны) предлагает иной подход: вместо прямого преобразования тепла от деления ядер он использует каскадную схему. Сначала тепловая энергия с температурой около 1000 градусов Цельсия направляется на реакцию электролиза расплавленных солей. Для сглаживания тепловой нагрузки и поддержания процесса при отключении реактора предусмотрен аккумулятор тепла.
На следующем этапе каскада при температуре примерно 750 градусов Цельсия вырабатывается электроэнергия с помощью замкнутого цикла Брайтона, где расширяющийся газ вращает турбину. После отдачи тепла газ охлаждается до 150 градусов Цельсия и используется для обогрева жилых модулей с обязательным контролем температуры. Остаточное тепло сбрасывается через радиаторы при 75 градусах Цельсия в виде инфракрасного излучения в космос. Вместо стандартных тепловыделяющих сборок MULE использует полностью керамическую активную зону на основе карбида кремния с 37 шестиугольными сборками, заполненными частицами TRISO. Каждая частица размером с маковое зерно содержит ядро из карбида урана, заключённое в три концентрических слоя углеродной и керамической защиты, что делает топливо практически неспособным к расплавлению.
Топливо обогащено до 93 процентов по урану-235, что значительно выше обычных 2–3 процентов для земных реакторов. Вместо управляющих стержней применяются шесть поворотных барабанов по периметру активной зоны: одна сторона покрыта нейтронным поглотителем из карбида бора, другая — отражателем из оксида бериллия. Установка длиной 2,3 метра и шириной 0,78 метра весит всего 2,1 тонны, что позволяет доставить её тяжёлыми ракетами, такими как Starship или New Glenn. Моделирование в программе Serpent 2 показало, что за десять лет работы барабаны повернутся лишь на 5,34 градуса, а 98 процентов топлива останутся неиспользованными; в текущей конфигурации реактор способен работать 95 лет без перезагрузки. Среди проблем отмечаются сложности с горячим гелием и термоударами по керамике, а также отсутствие радиационной защиты — авторы предлагают закапывать реактор под несколькими метрами реголита, хотя подходящих технологий для рытья таких котлованов пока нет.