Nukleartechnik für die Raumfahrt

Mal abgesehen davon das die Diskusion nun doch arg offtopic ist. Aber wie lange wird eine Fotonkapsel wohl dem Meerwasser wiederstehen können? Ich habe Bilder von Schlachtkreuzern im Kopf, die im ersten Weltkrieg gesunken sind... Wir reden hier von MILLIONEN Jahren. In diesem Maßstab verändert sich die Geographie der Erde selbst. Vor 500 Millionen Jahren sah die Erde etwa so aus:

Nach über 2000 Atomwaffentests (in nur ca. 60 Jahren), mehreren Reaktorunfällen und allein der radioaktiven Belastung, die durch Kohlekraftwerke und Erdölverbrauch freigesetzt wurde/wird muss man sich fragen, ob es tragisch wäre, wenn eine kleine Kapsel mit radioaktiven Stoffen mitten im Atlantik untergeht.
Das würde doch unter den künstlich verursachten und natürlichen Strahlungsquellen (fast) nicht ins Gewicht fallen.
Versteht mich bitte nicht falsch, die Meere sind natürliche keine Müllhalde. Aber dennoch wäre es meiner Meinung keine riesige Umweltkatastrophe, wenn mal ein RTG oder kleiner Reaktor bei einem Fehlstart nicht intakt bleibt und radioaktives Material freigesetzt wird - natürlich soll das unbedingt vermieden werden, keine Frage.

Guten Morgen,

lasst uns jetzt wieder bei nuklearer Energieversorgung für die Raumfahrt im All bleiben, nicht bei Atommüllsorgen der Menschheit an sich.

Aber dennoch wäre es meiner Meinung keine riesige Umweltkatastrophe, wenn mal ein RTG oder kleiner Reaktor bei einem Fehlstart nicht intakt bleibt und radioaktives Material freigesetzt wird - natürlich soll das unbedingt vermieden werden, keine Frage.

Das ist wahr. Aus diesem Grund habe ich auch nichts gegen nukleare Raumfahrt. Basileios, hat aber von ganz anderen Dimensionen gesprochen - Nämlich von der Entsorgung von einigen 100 Tonnen Abfall pro Jahr. Zwei Paar Schuhe!

Ich gehe dabei im grunde nur von Mission zum Mars und darüber hinaus aus. Nuklear Technik spielt seine Stärken besonders auf langen strecken aus, auf denen man sonst (alb-)traumhaft viel chemischen Treibstoff brauchen würde. Über nuklearer Raumfahrt im LEO habe ich mir noch keine abschließende Meinung gebildet - bin also erstmal skeptisch

Über nuklearer Raumfahrt im LEO habe ich mir noch keine abschließende Meinung gebildet - bin also erstmal skeptisch

Dort gibt es nichts, was du nicht auch mt Solarzellen machen könntest, noch dazu ohne (geringes) Risiko.

Die Triebwerksmasse ist bei VASIMR relativ klein, der Reaktor wird aber sicher einen erheblich größeren Prozentsatz einnehmen.
Mit Reaktor meine ich nicht nicht nur den Nuklearteil sondern auch alle Teile die Notwendig sind um aus der Kernbrennenergie Strom zu erzeugen.

Dass VASIMR vergleichweise leicht ist, halte ich für einen Gerücht. Dieses Hybrid Treibwerk ist recht sperrig gebaut und bleibt nicht die einzige Alternative für einen Mond/Mars tug im 0,5 MW-1,5 (5) MW Bereich. ... Und in diesem Bereich kommt fast nur nuclear power source in Frage.

Der Reaktor an sich ist nicht so schwer, ebenso die Wandler  sind noch akzeptabel, je nach Lesitung die man benötigt. Ein Problem entsteht erst dann, wenn man mehr Leistung benötigt, so braucht man auch mehr Wandler und mehr Wärme die abgeführt werden muss. D.h. die Radiatoren sind der Knackpunkt. Ich habe noch keine Rechenstudien gemacht, aber ich erwarte keinen Wunder, vorallem nicht bei 1 MWe Auslegung.

Dort gibt es nichts, was du nicht auch mt Solarzellen machen könntest, noch dazu ohne (geringes) Risiko.

Für LEO Anwendungen finde ich persönlich solarthermische Systeme sogar besser als Photovoltaik.

Die werden meines Wissens nach bislang in der Raumfahrt nicht eingesetzt, und dafür muss es einen Grund geben. Worin siehst du denn bei dieser Technologie die Vorteile (gegenüber der Photovoltaik)?

Photovoltaik wandelt die eingestrahlte Sonnenleistung sehr direkt in elektrische Leistung um. Bei solarthermischen Anlagen muss noch eine Wärme-Kraft-Maschine nachgeschaltet werden, um aus der Wärme Strom zu machen.
Einen guten Wirkungsgrad erkauft man sich durch höhere Komplexität und Masse der gesamten Maschine.

Wärme-Kraft Maschinen sollten in der Schwerelosigkeit doch ganz besonders problematisch sein. Den irgendwie muss man das Momentum der Drehung ja wieder ausgleichen - oder?

Wenn man die Leistungsdichte betrachtet, so gab es Auslegungsstudien bei denen die Leistungsdichte eines solarthermischen Systems größer war als die der Solarzellen (bei GaAs bin mir aber nicht sicher) Auch die Leistung pro Fläche die man erzielt, ist ebenso anscheined höher. Damit reduziert man die Wahrscheinlichkeit eines Treffers durch kleine Brocken usw. Dazu kommt noch, dass die Solarzellen anfälliger gegen die Strahlung sind (Im Vergleich zu Linsen und Konzetratoren).
Die Energiewandlung muss nicht unbedingt mit einer Wärmekraftmaschine erfolgen (thermoelektrisch, thermionisch) und zum Teil in einer Kaskade um den Wirkungsgrad zu erhöhen.

Ein Brayton bzw. Stirling Gerät würde man dann sowieso redundant einbauen, evtl. könnte man da auch das Momentum zum Teil ausgleichen. Beide haben aber evtl. mehr Strukturmasse und sind anfälliger als thermoelektrische Wandler.

Technologietransfer finde ich jedoch viel wichtiger. Das Knowhow würde sich später bei Kernreaktoren auszahlen.

Wärme-Kraft Maschinen sollten in der Schwerelosigkeit doch ganz besonders problematisch sein. Den irgendwie muss man das Momentum der Drehung ja wieder ausgleichen - oder?

Hallo knt,

auch ein (typischer) Reaktor braeuchte eine Waermekraftmaschine, um das erwarmte Arbeitsmedium zu nutzen.
Drehmoment und -impuls an sich sind auch nicht schlimm. In Raketenstufen drehen sich auch Turbinen und Pumpen in den Foerdersystemen. Auf der ISS rotieren die Solarzellen um 1 und 2 Achsen, die Radiatoren rotieren und an Bord wird immer wieder mal eine Zentrifuge gestartet oder gestoppt.
actio = reactio gilt natuerlich, aber man kann es beherrschen.

Damit reduziert man die Wahrscheinlichkeit eines Treffers durch kleine Brocken usw

Wenn eine Solarzelle getroffen wird, fällt ein Teil aus und liefert somit keine Energie mehr.
Wen ein Solarthermisches System getroffen wird, läuft die Flüssigkeit aus, und du hast 0 Energieausbeute.

Da wird man dann wohl Sicherheitsventile einbauen, so dass dann möglichst wenig ausläuft. Das wird sicher nicht das ganze System zerstören können

Das würde man sicherlich, aber die Fläche, die dabei dann verloren ginge, wäre meines Erachtens größer als bei einem photovoltaischem System.

Wen ein Solarthermisches System getroffen wird, läuft die Flüssigkeit aus, und du hast 0 Energieausbeute.

Die einzige Flüssigkeit die mir im Moment einfällt wäre Cs bzw. Cs-Ba von TEC oder Li von einer der Heatpipes. Der Konzetrator und Reciever sind doch fest und die Linse (Fokusier-Reflektor) doch auch. Oder haben die eine aktive Kühlung? Selbst wenn Konzetrator und Reciever gekühlt werden, ist deren Fläche im Vergleich zu Linse eh gering.

Lasst uns in diesem Thread wieder über nukleare Technologien sprechen. Zu Solarthermie in der Raumfahrt können wir bei Bedarf einen eigenen Thread starten.

Bzgl. der Leitungen ein abschließendes Wort:
An der ISS haben wir außen eine Fülle von Leitungen (btw.  Kabelstränge zählen quasi auch dazu), u.a. im Thermalsystem. Leitungen (und derer "Trefferrisiko") wären also auch in einem solarthermischen System keine unbekannte Größe oder gar ein k.o.-Kriterium.

Bezüglich der Leitungen noch der Hinweis: Wenn man nukleare Reaktoren verwendet, muss man die auch kühlen. Wenn man dabei Flüssigkeitskühlung (in Verbindung mit Radiatoren) verwendet (also ähnlich wie bei der ISS), hat man die gleichen Probleme wie bei solarthermischen Systemen. So offtopic war unsere Diskussion also nicht

mfg websquid

Während wir hier gerade auf "nach oben offener" Nukleartechnologie schauen, gibt es auch eine andere Tendenz: kleine und kleinste RTG.

http://solarsystem.nasa.gov/scitech/display.cfm?ST_ID=2149

Während die letzten RTG elektrische Leistungen bis zu 285 Watt lieferten, haben die sich jetzt in der Entwicklung befindlichen beiden Systeme SRG (Stirling Radioisotope Generator) und MMRTG (Multi-Mission RTG) Anfangsleistungen von nur noch 110W. Diese Entwicklung kommt u.a. daher, dass die Missionen/Nutzlasten vieler Missionen immer kleiner werden. Die NASA und das DOE (Department of Energy) forschen an der Entwicklung und Anwendung kleinster Radioisotope Power Systems (RPS). Man denkt noch weiter, u.a. auch an RPS im mW-Bereich, die dann für eine Vielzahl von Kleinstnutzlasten Anwendung in der Exploration finden könnten:

• langlebige und weit verteilte Messstationen auf Oberflächen
• Kleinlander
• Impaktoren und Systeme unter der Oberfläche
• kleine mobile Systeme auf Oberflächen und in der Luft
• Kleinstsonden und Subsatelliten im Deep Space

Hallo Raumfahrer,

da meine Frage im Frage und Antwort-Thread beantwortet wurde, wie ichs nicht erwartet habe, Danke für die ausführlichen und einleuchtenden Beiträge  , schreibe ich hier weiter um den Grundgedanken, Radioaktiver Abfall von der Erde weg, weiterzuverfolgen.

Ich hab einen interessanten Bericht in der Wikipedia gefunden, der sich mit verschiedenen nuklearen Antriebsstudien befasst.
http://de.wikipedia.org/wiki/Nuklearer_Pulsantrieb
Demnach würde dieses Orion-Projekt dort und das Antimaterie-Projekt(hui, die Amis wieder, Antimaterieantrieb, kennt man das nicht aus dem Fernsehen?...beam me up scotty... ;-))
laut dem was dort steht doch eigentlich recht aussichtsreich sein, wenns wohl keine so enorme Radioaktivität und dessen Gefahrenpotenial hätte.

Die Frage die sich für mich aus beiden Themenbereichen stellt ist, wie ist das mit einem Radioisotopengenerator, könnte man so den anfallenden Abfall aus den Kernkraftwerken weiternutzen, in dem man es in solchen Generatoren weiterzerfallen lässt?

Grüße

Sebastian

P.s.: radioaktiver Abfall aus einem Kohlekraftwerk?!?!?! Ich meine ich wohne direkt neben eins der moderneren Kohlekraftwerke, aber davon hab ich noch nichts gehört bzw. gelesen und die Leute "grinsen" auch nicht mehr als ich hier. ;-)

Die Frage die sich für mich aus beiden Themenbereichen stellt ist, wie ist das mit einem Radioisotopengenerator, könnte man so den anfallenden Abfall aus den Kernkraftwerken weiternutzen, in dem man es in solchen Generatoren weiterzerfallen lässt?

Radioaktives Material ist nicht gleich radioaktives Material. Man braucht eine gute Mischung aus geringer Halbwertzeit und hoher Waermeabgabe um diese fuer RTGs zu verwenden. Abfall aus Kernkraftwerken ist daher fuer Generatoren ungeeignet.

Ja Nitro danke, habs nochmal hier nachgelesen.
http://de.wikipedia.org/wiki/Radioisotopengenerator

So ein mist und nach unten, in den Kern selbst zurück, geht auch nicht.

Grüße
Sebastian

So ein mist und nach unten, in den Kern selbst zurück, geht auch nicht.

Wie wärs damit: in eine tiefe Schlucht, zurück zum Absender...
Oder in einen Vulkanschlot (da kommts aber wahrscheinlich wieder - in niedriger Konzentration - raus...)
Und tiefe erdölbohrungen oder in den Mariannengraben?

Ob das ausreichen würde?

Du hast aber auch nie deinen Mark Brandis gelesen, wie? 

(Da hatte man den Atommüll im Kilimandscharo abgeladen - dummerweise wurde der dann wieder aktiv.)

P.s.: radioaktiver Abfall aus einem Kohlekraftwerk?!?!?! Ich meine ich wohne direkt neben eins der moderneren Kohlekraftwerke, aber davon hab ich noch nichts gehört bzw. gelesen und die Leute "grinsen" auch nicht mehr als ich hier. ;-)

Sorry, auch OT aber noch im Bezug darauf: Als reduzierendes Material enthaelt Kohle fuer gewoehnlich erhoehte Gehalte an Uran. Das fuehrt dazu, das man teilweise Uran aus Braunkohlenfilterasche gewinnen kann, was schon in den USA gemacht wurde und derzeit in China und Ungarn wieder untersucht wird.

In Dresden-Gittersee / Freital wurde uranhaltige Steinkohle von 1968 bis 1989 ausschliesslich zur Urangewinnung gefoerdert.

Ich hätte da einen anderen Vorschlag zur Entsorgung, einfach in einen tiefen Krater auf dem Mond versengen, also auf dem Mond aufprallen lassen
Am besten noch auf der Rückseite, oder in ein möglichst tiefes Tal.
Die Radioaktivität sollte dort wohl niemanden stören.
Falls man mal einen Spacelift hat, geht das dann für 500€/kg.
Hat man so was auch auf dem Mond, genügt es ihn vor dem Landen in geeigneter Höhe abzuwerfen, der Rest geht über die erhöhte Bahngeschwindigkeit vom Abwurfpunkt.