Kernenergie direkt in elektrische Energie wandeln

Mittels mit Gold verbundener Kohlenstoff-Nanoröhrchen, die mit einer Folie aus Lithium-Hydriden ummantelt sind, kann kinetische Energie der bei radioaktiven Zerfällen oder Kernspaltungen ausgesandten Teilchen offenbar direkt in elektrische Energie umgewandelt werden. Dies haben US-Forscher herausgefunden. Die nuklearen Partikel schlagen aus dem Gold Elektronen heraus, welche von den Nanotubes abgeleitet werden und sich im Lithium-Hydrid sammeln. Dieses bildet dann den Minuspol der neuen Energiequelle. Die Tubes werden geschichtet und zu Kacheln zusammengefasst. Das Verfahren ist bis zu 20 Mal effektiver als nuklear-thermische Generatoren, wie sie gegenwärtig in Raumsonden wie Cassini verwendet werden. Außerdem soll sich die neue Technologie auch in Atomreaktoren einsetzen lassen.

Das klingt nach einer Technologie, die nicht nur längere Zeit für ausreichend Energie zum Betrieb einer Sonde versorgen könnte, sondern auch elektrische Antriebe zur Verkürzung von Flugzeiten realistischer macht.

http://www.raumfahrer.net/news/raumfahrt/05042008120717.shtml

Quelle: http://technology.newscientist.com/article/dn13545-nanomaterial-turns-radiation-directly-into-electricity.html


GG

Hallo GG,

ich finde es sehr interessant, dass man radioaktive Strahlung (besser die daraus folgende Bewegung) direkt in Strom umwandeln kann.

Bedeutet, dass das man auch die kosmische Hintergrundstrahlung in Strom umwandeln kann?
Ist ja auch Strahlung. Oder ist die zu gering um Effektiv zu sein?

Wenn das funktionieren sollte, hätten wir eine gute Stromquelle für Deep Space Missionen ohne die Risiken die Bestehen, wenn radioaktives Material von der Erde mitgenommen wird.

mfg

Matthias

Hallo GG,


Bedeutet, dass das man auch die kosmische Hintergrundstrahlung in Strom umwandeln kann?
Ist ja auch Strahlung. Oder ist die zu gering um Effektiv zu sein?

Hallo,

jetzt nichts durcheinander bringen . Bei der radioaktiven Strahlung sind hier die ersten beiden Arten (alpha und beta) gemeint, welche aus Heliumkernen bzw. Elektronen bestehen. Das sind also geladene Teilchen, welche da aus den Kernen raus fliegen.
Die kosmische Hintergrundstrahlung besteht aus Mikrowellen, also einer EM-Welle. Das sind Photonen und keine Ladungen.

Danke Daniel,

da hab ich wohl was verwechselt [smiley=dankk2.gif]

Aber grundsätzlich ist das auch Energie, oder?  Gibt es vielleicht andere Möglichkeiten diese zu nutzen, im Gegensatz diese immer abschirmen zu wollen?

Nur so ne Idee

Matthias

Außerdem wäre die kosmische Strahlung wohl bei weitem nicht stark genug, um ordentlich Energie zu liefern. Da wären Solarzellen effektiver.

GG

wenn diese geniale erfindung zur serienreife kommt dann wird sie den ionentriebwerken
zum durchbruch verhelfen reisezeiten halbieren planetensonden erst möglich machen
zum informieren siehe :
http://www.bernd-leitenberger.de/rtg-ionentriebwerk.shtml

Hallo,

mal eine kleine Rechung: Das Smart-1 Triebwerk hatte einen Verbrauch von 1,2kW. Cassinis RTG liefert nach 11 Jahren noch 628 Watt laut Wikipedia. Bei einem um Faktor 20 besseren Wirkunsgrad stände CASSINI eine Energie von mindestens ca. 12 kW zur Verfügung.  Das würde für 10 Smart-1 Triebwerke reichen!!!

Das Smart-1 Triebwerk hatte eine Ausströmgeschwindigkeit von 16km/s. Cassini hatte ein Massenverhältnis von 5600/2468=2,26. log(2,26)*16km/s gibt ein deltaV von 13km/s.

Das sind doch rosige Aussichten.

Tobi

Wenn dieses Material die Strahlung direkt absorbiert, dann müsste das doch ein perfekter Schutz gegen radioaktive Strahlung sein? Also wäre die Abschirmung gleichzeitig der Konverter?

Im Prinzip ja. Da die Strahlung dann die Energie bereits abgegeben hat, kann sie keinen Effekt mehr ausüben. Allerdings gilt das nur für Alpha- und Beta-Strahlung. Gammastrahlung kann damit nicht genutzt werden, die kann man nur durch massive Abschirmung in den Griff bekommen, weil sie anders mit Materie reagiert. Alpha- und Betastrahlen reagieren mit allem, wo sie drauf treffen, aber Gammastrahlen reagieren nur mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit. Erhöhen kann man die nur durch eine dicke Abschirmung, die durchquert werden muss.

mfg websquid

Wie ist "20 Mal effektiver" zu verstehen? Ein RTG hat einen Wirkungsgrad von 3-8% das heißt das diese Nanoröhrchen einen Wirkungsgrad von 60-160% haben müssten oder ist gemeint das sie unter gleichen Bedingungen bis zu 20x mehr Energie erzeugen?

... bis zu 20 Mal effektiver. Wenn Ihr den Text schon lest, dann richtig.

Wenn wir uns an Worten "streiten":

Da steht nicht effizienter (was man mit einem Wirkungsgrad, also einem Verhältnis Ertrag/Aufwand assoziieren kann), sondern effektiver (was mit einer Wirkung an sich verbinden kann, bzw. Grad der Zielerreichung, unabhängig vom Aufwand).

Unter diesem Blickwinkel, und der Annahme, dass die Worte richtig gewählt wurden, wäre die zweite Alternative die Antwort .

In der Originalquelle steht: The materials they are testing would extract up to 20 times more power from radioactive decay than thermoelectric materials, ..., was ich mit meinen bescheidenen Englischkenntnissen in Die Materialien, die sie [die Wissenschaftler] testeten, würden bis zu 20 Mal mehr Leistung vom radioaktiven Zerfall extrahieren als thermoelektrische Materialien." Schlussfolgerung: bis zu 20 Mal so viel Energie wie bei bisherigen thermoelektrischen Verfahren.

Allerdings handelte es sich wohl noch um eine Computersimulation.

Im Prinzip ja. Da die Strahlung dann die Energie bereits abgegeben hat, kann sie keinen Effekt mehr ausüben.

Das gleiche gilt dann auch für Abwärme, oder? Also könnte auch die Kühlung geringer ausfallen.


Wäre so ein RTG geeignet, um die VASIMR-Motoren eines Interplanetarischen Raumschiffes (Mars, NEO, Venus) zu betreiben? Ursprünglich ging man von einem Kernreaktor aus, aber mit solch hoher Effizenz=geringes Gewicht könnte das doch genügen...?

Strom ist Strom. Wenn man die Nutzbarkeit bei einem Projekt, an dem man schon lange dran ist, aber schon mal um zehn Jahre vertagt, kann es natürlich auch nur eine Werbeaktion für Budgets sein. Aber toll wäre es schon. 

Wieso wurde etwas(?) um zehn Jahre vertagt?  Habe ich etwas nicht mitbekommen?

Wieso wurde etwas(?) um zehn Jahre vertagt?  Habe ich etwas nicht mitbekommen?

Hallo

"Popa-Simil agrees, saying it will be at least a decade before final designs of the radiation-to-electricity concept are built."

Auch in deutsch nachzulesen in der ganz oben verlinkten Portalmeldung vom April 2008: Gelingt es, das neue Verfahren zu einem technisch ausgereiften Produkt weiter zu entwickeln, erwartet man insbesondere bei kompakten, mobilen Energiequellen für die Raumfahrt eine deutliche Effizienzsteigerung. Dazu sei laut Liviu Popa-Simil (ehemals Los Alamos National Laboratory) aber noch wenigstens ein Jahrzehnt harter Arbeit erforderlich.

Grob gesagt, 2020 haben wir möglicherweise/wahrscheinlich schon so eine mobile Kernanlage?

*hoffe ich doch*

Ich denke, solche Zeitangaben sind immer nur grobe Schätzungen. Viel hängt natürlich auch vom Geld ab. Allerdings kann diese Technik ja auch in Kernreaktoren für höhere Wirkungsgrade sorgen. Das könnte helfen.

Allerdings kann diese Technik ja auch in Kernreaktoren für höhere Wirkungsgrade sorgen. Das könnte helfen.

Ob man deswegen daran forscht... Na ja, es würde die Fission wohl billiger machen (weniger Materialbedarf)

Ich denke, solche Zeitangaben sind immer nur grobe Schätzungen.

So wie Kernfusion in 50 Jahren und das hieß auch schon vor 50 Jahren so...

Eine direkte Umwandlung in elektrische Energie empfinde ich als anstrebenswertes Ziel.

Ob mit Ionen- oder Plasmaantrieben, es wäre der richtige Ansatz für die interplanetare Raumfahrt. Nicht nur der angegebene bessere Wirkungsgrad sondern die Gewichtseinsparung wenn Tröpfchen- oder Plattenkühler wegfallen, würden beispielsweise einen bemannten Marsflug in greifbare Nähe rücken. Also können wir nur hoffen, dass diese Aussagen Gewicht haben.

Was es auf unserem Planeten bedeutet, ist wieder eine andere Sache. Wie muss es gewartet werden? Wie entsorgt man einen solchen Tauscher? etc.

Nicht nur der angegebene bessere Wirkungsgrad sondern die Gewichtseinsparung wenn Tröpfchen- oder Plattenkühler wegfallen, würden beispielsweise einen bemannten Marsflug in greifbare Nähe rücken.

Ob das mal nicht etwas optimistisch ist?

Ich meine, Energieversorgung ist damit hundertmal geleistet... Aber der VASIMR konsumiert auch ordentlich und das Rauffliegen wird daurch auch nicht billiger...

Der Thermionikreaktor war auch in Deutschland schon einmal ein Thema. Wir brauchen ja so etwas aber nicht.  Jedenfalls gibt es wie bei der Batterie immer die Möglichkeit die Spannung und/oder die Kapazität zu erhöhen.