1. 3行でわかる／読む前に知っておくこと／シリーズの中での位置

• RTG は「原子炉」ではなく「原子の電池」：RTG（放射性同位体熱電発電機）は、プルトニウム238が自然にくずれるときに出す熱を、熱電素子で電気に変えます。連鎖反応は使いません事実［参考資料2・5］。NASA は、これまでに27のミッションで46基の RTG が飛んだと述べています［参考資料2］。
• 出力は時間とともに下がる：ボイジャーの RTG は、打ち上げ時（1977年）に1基あたり約158 W、2023年11月には探査機全体で225 W に下がっています事実［参考資料3・4］。燃料の半減期は88年です［参考資料5］。
• 月面向けの核分裂炉は、計画・設計検討の段階：NASA Glenn の2024年の資料では、月面の核分裂電源は40 kWe・寿命10年の設計検討が示されています未確定／将来［参考資料8］。小型炉の地上実証（KRUSTY、2018年）は完了しています［参考資料9］。月面での運用実績は、この記事の出典の範囲では確認できませんでした。

2. なぜ原子力が選ばれるのか：遠さと長い夜

太陽電池の弱点は、光が弱いところと光がないときです。『宇宙用太陽電池』編のとおり、太陽からの距離が5倍の木星では、光は25分の1になります。JPL の発表（2016年1月13日）は、Juno が太陽電池で木星に行った最初の探査機であり、それ以前に木星まで行った8機の探査機は、すべて原子力の電源を使っていたと述べています事実［参考資料6］。

もう一つは夜の長さです。NASA Glenn の資料（2024年4月）は、月の夜は最長で地球の14.5日の長さになり、夜の気温は場所によって約50〜100 K（約−220〜−170℃）になると述べています事実［参考資料8］。同じ資料は、国際宇宙ステーションの日陰は約35分で、それを支えるのに24個のリチウムイオン電池（合計で約4,735 kg、1個あたり197 kg）が要ると述べ、これを月の夜の長さに単純に拡大すると、電池の質量は約320万 kg になると見積もっています［参考資料8］。本稿で同じ考え方を確かめると、14.5日（348時間）は35分（0.583時間）の約597倍で、4,735 kg × 597 ≒ 約280万 kgです本稿の計算（NASA の見積りと数字が違うのは、前提の違いによると考えられます）。つまり、長い夜を電池だけで越えるのは、質量の面で現実的でない、というのが NASA の整理です。

原子力が「少ない質量で長く」使える理由は、1 kg あたりのエネルギーが桁違いに大きいことです。NASA Glenn の資料は、液体酸素と液体水素の化学エネルギーを1.35×10⁷ J/kg、ウラン235の核分裂を8.2×10¹³ J/kg としています［参考資料8］。比は約600万倍です本稿の計算。ただし、これは燃料そのものの理論値で、実際の装置は燃料を使い切らず、遮蔽や熱交換器などの質量も加わります（解説）。

3. RTG のしくみ：プルトニウム238の熱を、電気にする

RTG の中身は、大きく2つです。熱源と、熱を電気に変える熱電素子です。NASA のファクトシートによると、熱源はプルトニウム238（Pu-238）を含み、熱電素子は、異なる2種類の導体を閉じた回路でつないで2つの接合部に温度差をつけると電圧が生じる、というゼーベック効果（約150年前にドイツのゼーベックが発見）を使います事実［参考資料2］。熱電素子の材料と ZT の話は、『熱電変換材料』編に詳しくあります。

(1) 燃料：セラミックのプルトニウム酸化物

NASA によると、RPS（放射性同位体動力システム）の燃料はプルトニウム酸化物で、アルファ粒子を出します。アルファ粒子は、紙1枚ほどの薄さの物質で止められる放射線です。Pu-238 は、核兵器に使われる種類のプルトニウムではなく、原子炉の燃料としてもうまく働きません事実［参考資料5］。宇宙用の同位体に必要な条件として、NASA は、水に溶けにくいこと、化学的な毒性が小さいこと、中性子・ベータ線・ガンマ線の放出が少ないこと、高温で安定なこと、半減期が十分に長いこと（15〜100年）、出力密度が高いことを挙げ、これらを一貫して満たしてきた同位体は Pu-238（半減期88年）だけだと述べています［参考資料5］。

(2) 構造と数字：MMRTG の例

火星探査車 Curiosity と Perseverance に載っている MMRTG（多目的 RTG）について、NASA のファクトシートは次のように述べています事実［参考資料2］。熱源は8個の GPHS（汎用熱源）モジュールで、プルトニウム酸化物を合計4.8 kg（10.6ポンド）含み、打ち上げ時に約2,000 W の熱と約110 W の電気を出します。熱電材料は PbSnTe、TAGS、PbTe で、1976年に火星に着陸した2機の探査機バイキングと同じ種類です。大きさは直径約64 cm（フィンの先端から先端）、高さ約66 cm、質量約45 kg で、設計の目標は、最低14年の寿命です。

元のSVG・数値・出典を確認する

元SVGの説明：本稿の計算を含む作図（ベクター作図）。構造は説明用の模式図で、実際の設計・寸法ではありません。MMRTG が打ち上げ時に約2,000 W の熱と約110 W の電気を出し、8個の GPHS モジュールを熱源とすることは NASA の ファクトシートに基づきます事実［参考資料2］。5.5%（110÷2000）と約1,890 W は本稿の計算です本稿の計算。

110 ÷ 2000 ＝ 約5.5%、つまり熱の大部分は電気にならず、熱として出ていきます本稿の計算。電気にならない熱も、探査車の保温に使われます（NASA は、Curiosity と Perseverance が MMRTG で「電力を得て、温められている」と説明しています［参考資料3］）。重さあたりの電気は、110 W ÷ 45 kg ＝ 約2.4 W/kg です本稿の計算。『宇宙用太陽電池』編の、アレイの比出力（実際に飛んだ例で約30 W/kg 付近）より小さい数字ですが、太陽が届かない場所では、この比較自体が成り立ちません。

(3) 熱だけを使う：RHU

電気ではなく、熱だけを使う小さな熱源がRHU（放射性同位体ヒーターユニット）です。NASA は、RHU が宇宙機を、深宇宙の寒い環境で暖めるために使われると説明しています［参考資料3］。ボイジャーは9個の RHU で温められています［参考資料3］。アポロ11号が月に置いた初期の実験パッケージ（EASEP）は、太陽電池で動き、RHU で保温されて、月の過酷な環境でも動作しました［参考資料3］。

4. 出力は減っていく：ボイジャーの例

RTG の出力は、時間とともに下がります。理由は主に2つ考えられます。燃料が減る（Pu-238 は半減期88年でくずれていき、熱が減る）ことと、熱電素子などが劣化することです。NASA の資料によると、ボイジャー1号・2号は、1977年に打ち上げられ、MHW-RTG（数百ワット級の RTG）は打ち上げ時に1基あたり約158 W を出し、3基の RTG が電気を供給しています事実［参考資料3・4］。2023年11月の電力は225 Wで安定していると、NASA は述べています［参考資料3］。電力が減るにつれ、機器を順に止めて、需要が供給を超えないようにしている、とも述べています［参考資料4］。

打ち上げ時の合計は158 W × 3 ＝ 約474 W です。燃料の減衰だけを考えると、46.2年後には 0.5^(46.2÷88) ≒ 0.695倍、つまり約329 W のはずです本稿の計算。実際の225 W はそれより約104 W 低く、推測：熱電素子などの劣化も、出力の低下に関わっていると考えられます（NASA の資料では、内訳までは確認できませんでした）。

燃料の確保も、課題の一つ

NASA によると、米国での Pu-238 の生産は1980年代の終わりに止まり、ロシアからの購入も終わりました。2011年から、議会の予算で、エネルギー省（DOE）が国内での生産を再開しています。プルトニウム酸化物はオークリッジ国立研究所で作られ、ロスアラモス国立研究所で熱源のペレットに加工され、アイダホ国立研究所で保管される、と説明されています事実［参考資料5］。また、核物質と RPS は DOE が所有し、設計と開発を直接管理します［参考資料17］。

5. ストーリング方式と、月面向けの核分裂炉：研究の段階

(1) 動的な RPS：熱電素子の代わりにエンジン

RTG の効率（MMRTG で約5.5%）を上げる方法として、ストーリングエンジンで熱を電気にする「動的な RPS」が研究されています。NASA の説明では、自由ピストン形のストーリング変換器は、ガスを熱して膨張させ、ピストンを動かし、その動きを発電機で電気にします。可動部があるため、摩擦を避ける構造（ガス軸受やフレクシャー軸受など）で長寿命を狙います。ブレイトン方式という、小さなタービンを使う方式もあります。NASA は、将来の動的 RPS のために、いくつかの概念を成熟させている段階と述べています未確定／将来［参考資料14］。

(2) 核分裂炉：KRUSTY（2018年）

核分裂炉は、ウランの核分裂の連鎖反応を制御して熱を作ります。NASA の資料によると、米国が宇宙で飛ばした原子炉は、1965年の SNAP-10A の1つで、熱電方式でした［参考資料8・11］。その後、NASA と DOE が小型の宇宙用原子炉「Kilopower」の地上実証 KRUSTY を行いました。Poston らの論文によると、KRUSTY は5 kW（熱）の Kilopower 炉の試作の核試験で、28時間連続で、熱出力は1.5〜5.0 kW、燃料の温度は最高880℃で運転されました。80 W（電気）定格のストーリング変換器1基が約90 W を出し、変換器の効率は約35%、システム全体では約25%でした事実［参考資料9］。この試験は2018年3月21日にネバダの施設で完了し、Gibson らは、宇宙用の核分裂電源として50年以上ぶりの炉の試験だった、と述べています［参考資料16］。Kilopower 計画は、小さな核分裂電源を技術成熟度5（TRL 5）で実証することを目標に2015年度に始まりました［参考資料15］。

(3) 月面の核分裂炉：設計検討の段階

NASA Glenn の資料（2024年4月）は、NASA が DOE とその研究所と協力して、月面の核分裂電源（FSP）を確立しようとしていると述べています。設計検討の主な特徴は、40 kWe（電気）・120 V 直流、着陸機に載る大きさ、運んで設置し、最大1 km 離れた利用者へ送電すること、10年の寿命（最初の1年が実証）、火星にも拡張できる設計、です。ただし、要求は設計検討のためのもので、飛行用には変わりうると明記されています未確定／将来［参考資料8］。同じ資料は、2021年11月に公募が始まり、3社と第1段階の設計契約を結び、2023年10月に第1段階が完了し、第2段階（飛行用システムの開発）の契約は未定（TBD）と記しています［参考資料8］。2024年4月以降の状況は、NASA の公式ページがリダイレクトの不具合で開けず、この記事では確認できませんでした。

6. 安全をどう考えるか：設計の層と、事故の歴史

RTG の安全は、「燃料が出す放射線」と「打ち上げや再突入の事故」の2つに分けて考えます。NASA は、RPS が、通常の運転と、さまざまな事故の条件で、燃料を閉じ込めるように設計され、試験されていると述べています［参考資料11］。

(1) 事故の歴史（NASA の記載）

NASA は、RPS を搭載した3つのミッションが、電源とは無関係の故障で、早期に中止されたとし、いずれも電源は設計どおりに動いた、と述べています事実［参考資料11］。

• 1964年4月：航法衛星 Transit 5-BN-3 の打ち上げが上昇中に中止。RTG は再突入で燃え尽き、設計どおり、プルトニウム燃料は上層大気に拡散した。
• 1968年5月：気象衛星 Nimbus B-1 の打ち上げが中止。RTG は燃料を閉じ込め、燃料容器は無傷で回収され、Nimbus III に再利用された。
• 1970年4月：アポロ13号。月面の実験用の RTG を積んだ月着陸船が、地球に戻り、太平洋の深い海に落ちた。この件による放射線の放出は検出されていない。

NASA は、これまでの RPS の使用や関連する打ち上げで、一般の人も NASA の職員も傷害を受けたことはない、とも述べています事実［参考資料11］。これは NASA の記述です。

(2) NASA が認めていること

同じ NASA のページは、事故が起きる可能性は小さいが、燃料が放出され、拡散し、人が被ばくする可能性はあること、その場合、特定のがんなどの長期の確率が上がる可能性があることも、はっきり記しています。そのうえで、燃料が割れても大きな破片になりやすい（吸い込める細かい粒になりにくい）セラミックであること、水に溶けにくいこと、保護層があることで、放出の可能性を小さくしている、と説明しています事実［参考資料11］。また、打ち上げ前に、連邦・州・郡の緊急対応機関と連携し、放射線の監視チームを配置する、緊急時の計画（Radiological Contingency Plan）を準備する、とも述べています［参考資料11］。

7. 打ち上げ承認と国際的な枠組み

(1) 米国：環境影響の審査と、NSPM-20 の3段階

NASA によると、RPS、RHU、原子炉を使うミッションは、国家環境政策法（NEPA）に基づく包括的な環境審査を受けます。さらに、2019年8月20日に署名された国家安全保障大統領覚書20（NSPM-20）が、3段階の安全審査に基づく打ち上げ承認を求めています事実［参考資料11］。NSPM-20 の条文は、方針として、宇宙原子力システムが探査や運用能力を安全に可能にし、高める場合に、米国がそれを開発・利用する、とし、エネルギー長官が、安全解析を含む能力を維持する、としています［参考資料10］。

NSPM-20 は、計画の審査で確保を求める目安として、事故による公衆の被ばくの確率の上限を示しています。25ミリレム〜5 rem 未満は100分の1、5〜25 remは1万分の1、25 rem 超は10万分の1を超えないこと、です［参考資料10］。これは「確保を求める」目安で、実績の確率ではありません。1 rem は10 mSv なので、25 rem は250 mSv、5 rem は50 mSv に相当します本稿の計算。条文はまた、核分裂炉の宇宙での運用については、追加の安全指針が適切かもしれないとして、NASA が1年以内に、非地上（軌道・惑星表面）での安全な運用の指針を報告するよう求めています［参考資料10］。この報告の内容や、その後の制度の変更は、この記事では確認できませんでした。

(2) 国連：原則（1992年）と安全枠組み（2009年）

国連総会の決議47/68（1992年）として採択された「宇宙空間における原子力電源の利用に関する原則」は、原子力電源の利用を、原子力でない電源では合理的に運用できないミッションに限ること、打ち上げ前に徹底した安全評価を行い、その結果を打ち上げ前に公開すること（原則4）、通常の運転で公衆が不当な被ばくを受けないこと、事故時の被ばくを、主な限度（年1 mSv）に収まるように設計すること、などを定めています事実［参考資料12］。原子炉については、惑星間ミッションや十分に高い軌道での運転、軌道に着くまで臨界にしないこと、燃料に高濃縮ウラン235だけを使うこと、などを規定し、RTG などの放射性同位体発電機については、再突入の熱と空力に耐える容器で保護し、衝突後も放射性物質が環境に飛び散らないようにすることを求めています［参考資料12］。同決議は、この原則が、新しい原子力の応用に合わせて将来改訂が必要になる、とも述べています［参考資料12］。

2009年には、国連の科学技術小委員会と国際原子力機関（IAEA）が共同で、「宇宙空間における原子力電源の応用のための安全枠組み」（A/AC.105/934）をまとめました。この文書は、任意の指針であり、国際法上の法的拘束力はないと自ら述べています［参考資料13］。推測：1992年の原則の「燃料に高濃縮ウランだけ」という規定と、NSPM-20 が低濃縮ウラン（20%未満）の炉を扱う条文の違いは、制度が新しい炉の設計に合わせて進化している途中であることを示していますが、両者の関係の公式な整理は、この記事では確認できませんでした。

8. いまどこまで来たか（2026年10月17日確認）

この分野は変化が速いので、一次情報で確認できたことを、確認日つきで整理します。計画は、達成済みの事実とは別に書きます。

確認日は2026年10月17日。計画の日程や出力は変わりうるものです。NASA の核分裂表面電源の公式ページは、確認時にリダイレクトの不具合で開けませんでした。

9. 評価・標準の読み方

原子力電源の良し悪しは、1つの数字では測れません。「出力（W）」は、打ち上げ時か、現在か。「効率」は、電気／熱の比です。「比出力（W/kg）」は、太陽が届く場所と届かない場所では意味が違います。「安全」は、設計・試験・審査と、事故時の確率の目安で見ます。そして「本当に使えるか」は、実際の飛行実績で判断します。これらの「ものさし」が何を測り、何を測っていないかを、確認できた範囲で表にします。

表の整理は本稿の計算（整理）。制度の番号・日付・内容は、条文（ホワイトハウス記録保管庫）と UNOOSA のページ、NASA のページで確認（確認日 2026年10月17日）。この記事は法的助言ではありません。ASTM International の規格・サイトは参照していません。

読み方の注意（素材技術者向け）

• 地上試験と軌道上の実績は別です：KRUSTY は地上の試験で、月面での運用ではありません。RTG の数十年の実績も、各ミッションの設計と環境での結果です。
• NASA の記述と、第三者の検証は別です：「安全の実績が優れている」は NASA の記述です。事故時の放出の可能性を認める記述も、同じ NASA のページにあります。
• 政策・指針と、拘束力のある規則は別です：NSPM-20 は米国の政策文書、国連の原則は決議の附属、安全枠組みは任意の指針です。「承認された」とあれば、どの承認（どの段階・どの機関）かを確認してください。
• 計画と達成は別です：月面の核分裂炉の40 kWe・10年は設計検討の要求で、飛行用に変わりうるものです。

10. 用語集

11. 参考資料（一次情報）

1. NASA "State-of-the-Art of Small Spacecraft Technology, 3.0 Power"（2026年5月7日版。確認日 2026年10月17日） — nasa.gov/smallsat-institute/sst-soa/power-subsystems/
2. NASA "Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator (MMRTG)" NASA Facts — nasa.gov/sites/default/files/files/MMRTG.pdf
3. NASA "Radioisotope Power Systems Missions"（RPS のミッション一覧。確認日 2026年10月17日） — science.nasa.gov/radioisotope-power-systems-missions/
4. NASA／JPL "Voyager: Spacecraft"（探査機の概要。電力の記述を確認） — science.nasa.gov/mission/voyager/spacecraft/
5. NASA "About Plutonium-238"（NASA RPS プログラム。確認日 2026年10月17日） — science.nasa.gov/about-plutonium-238/
6. NASA／JPL "NASA's Juno Spacecraft Breaks Solar Power Distance Record"（2016年1月13日） — jpl.nasa.gov/news/nasas-juno-spacecraft-breaks-solar-power-distance-record
7. NASA "New Solar Arrays to Power NASA's International Space Station Research"（2021年1月11日。確認日 2026年10月17日） — nasa.gov/missions/station/new-solar-arrays-to-power-nasas-international-space-station-research/
8. Kaldon L., Presby A.（NASA Glenn） "Fission Surface Power Project"（Space Power Workshop、2024年4月23〜25日の発表資料） — ntrs.nasa.gov/citations/20240003580
9. Poston D. I. ほか "Results of the KRUSTY Nuclear System Test", Nucl. Technol. 206, (2020), DOI 10.1080/00295450.2020.1730673 — doi.org/10.1080/00295450.2020.1730673
10. The White House "Presidential Memorandum on Launch of Spacecraft Containing Space Nuclear Systems"（NSPM-20、2019年8月20日。ホワイトハウスの記録保管庫） — trumpwhitehouse.archives.gov/presidential-actions/presidential-memorandum-launch-spacecraft-containing-space-nuclear-systems/
11. NASA "Radioisotope Power Systems: Safety and Reliability"（確認日 2026年10月17日） — science.nasa.gov/planetary-science/programs/radioisotope-power-systems/radioisotope-power-systems-safety-and-reliability/
12. 国連総会 決議47/68 "Principles Relevant to the Use of Nuclear Power Sources in Outer Space"（1992年。UNOOSA のページ） — unoosa.org/oosa/en/ourwork/spacelaw/principles/nps-principles.html
13. 国連 COPUOS 科学技術小委員会・IAEA "Safety Framework for Nuclear Power Source Applications in Outer Space"（A/AC.105/934、2009年。UNOOSA 掲載の PDF） — unoosa.org/unoosa/uploads/documents/pdf/publications/iaea-nps-sfrmwrkE.pdf
14. NASA "Dynamic Radioisotope Power"（NASA RPS プログラム。確認日 2026年10月17日） — science.nasa.gov/planetary-science/programs/radioisotope-power-systems/dynamic-power/
15. McClure P. R. ほか "Kilopower Project: The KRUSTY Fission Power Experiment and Potential Missions", Nucl. Technol. 206, (2020), DOI 10.1080/00295450.2020.1722554 — doi.org/10.1080/00295450.2020.1722554
16. Gibson M. A. ほか "The Kilopower Reactor Using Stirling TechnologY (KRUSTY) Nuclear Ground Test Results and Lessons Learned", 2018 International Energy Conversion Engineering Conference, DOI 10.2514/6.2018-4973 — doi.org/10.2514/6.2018-4973
17. NASA "About the Program"（NASA の Radioisotope Power Systems Program。確認日 2026年10月17日） — science.nasa.gov/about-the-radioisotope-power-systems-program/

12. 主張と出典の対応表（監査）

最終更新：2026年10月17日／出典は一次情報（NASA・JPL の資料、NASA Glenn の発表資料、査読論文、大統領覚書の条文、国連の文書）に限定しています。「NASA は〜と述べている」は NASA の記述として書き、第三者の検証とは区別しました。 計算例（効率、減衰、質量の見積り）は本稿が作った説明用の計算で、特定のミッションの設計値ではありません。月面の核分裂炉は計画・設計検討で、確定した事実ではありません。この記事は一般的な解説であり、法的助言でも、特定のミッションの安全評価でもありません。 2024年4月以降の月面核分裂炉の状況、NASA の核分裂表面電源の公式ページの内容、非地上での核分裂炉の安全指針の報告の内容、米国以外の計画については、確認できなかったため記載していません。 図はすべて説明用の概念図または本稿の計算を含む作図で、図1と図9はAI生成画像の枠（画像は未設置）です。実際の施設・設備・外観を示すものではありません。