Nukleartechnik für die Raumfahrt

Da kann ich nur zustimmen. Bei europäischen Projekten beginnt man mit Phasen 0,A und B, in denen Ideen, Ziele, Konzepte und Möglichkeiten identifiziert, festgelegt und ausgewählt werden. Danach kommen die teuren Phasen C und D mit Design, Konstruktion, Bau. Genau dann wird es immer teuer, samt Kostensteigerungen und Verzögerungen. Deswegen bricht man auch gerne vorher ab, bzw. die ersten Phasen sind dazu da früh das Projekt zu verstehen und bei Bedarf wieder aussteigen zu können.
Unabhängig wie die Nomenklatur der Projektphasen in Russland ist, inhaltlich wird es ähnlich laufen. Diese Zahlen stehen ganz am Anfang ...

Die teure Phase beginnt in Russland, wenn ein Programm zum „technischen Projekt“ wird. Bei der angegebenen Finanzierung könnte das irgendwann in 2012 stattfinden, ab dann wirds richtig kostspielig. Derzeit bewegen wir uns wohl noch im Bereich der Phase A (weiß nicht genau, ob der Vergleich passt, aber in etwa wird das hinkommen )

Hab auf Novosti Kosmonavtiki mal wieder etwas interessantes entdeckt.


Präsentation der Ergebnisse zur Entwicklung des Atomenergiemoduls 2010

- diese beinhaltet die grobe Projektplanung bis 2018
- Ergebnisse 2010
- 3D Modell des Energiemoduls

Ein paar Details dazu:
- Reaktor soll Hochtemperatur-Gaskühlung haben
- Er soll mit schnellen Neutronen arbeiten
- Brennstoff wird Uran

In 2010 entwickelt:
- Reaktor: Grobe Planung bis hin zum 3D-Modell
- Brennstoffe: Planung der Brennstäbe, Experimente für Zusammensetzung

Geplant für 2011:
- Design für Reaktor und Brennstäbe soll festgelegt werden
- Test der Brennstoffe

Man hat 2010 übrigens den Zeitplan eingehalten, allein das hat schon Seltenheitswert

mfg websquid

der link zu der präsentation ist 404. Hat jemand einen funktionierenden, oder kann die Präsentation irgendwo hochladen?

Vor ein paar Tagen hat der Link noch funktioniert...

Ich habs mal hier hochgeladen: http://www.megafileupload.com/en/file/301379/41d344cba4464f0527ee-ppt.html

Ähm, kann das einer übersetzen?

Mein russisch tendiert (leider in diesem Fall) zu null.

(Wieso machen die den in Russland keine Englische Version  )

In Russland arbeitet man derzeit bekanntlich an einem Entwurf für einen weltraumtauglichen Multi-Megawatt Reaktor. Bei wunschgemäßer Finanzierung könne dieser nach aktueller Aussage von Anatoly Perminow in 6-9 Jahren einsatzfähig sein und die Zeit für eine Marsmission auf 4 Monate reduzieren können. Ein solcher Flug wäre sogar mit relativ geringen Mitteln möglich, aber man wird sehen wie viel von den Ankündigungen umgesetzt werden kann. Es bleibt auf jeden Fall spannend, ob diese Entwicklung tatsächlich erfolgreich ablaufen wird

Ja vor Japan da waren wir noch alle entusiastisch für Atomkraft. Jetzt sind wir natürlich auch in der Raumfahrt dagegen, wir wollen ja nicht mir zweierlei Maßstäben messen, oder?

Ich bin selbst in Deutschland nicht zwingend dagegen, also muss ich auch nicht mit zweierlei Maß messen

Ja vor Japan da waren wir noch alle entusiastisch für Atomkraft. Jetzt sind wir natürlich auch in der Raumfahrt dagegen, wir wollen ja nicht mir zweierlei Maßstäben messen, oder?

Du weißt genau, dass wir keineswegs alle enthusiastische Kernkraftbefürworter gewesen sind. Ich möchte außerdem daran erinnern, dass ich schon vor Monaten darauf hingeweisen hatte, dass eine nukleare Raumfahrt ohne entsprechende Bodenanlagen nicht möglich sein wird. Selbst bei einem weltweiten Ausstieg aus der nuklearen Stromversorgung müsste es Förderung, Aufbereitung und Anreicherung von nuklearem Material geben, ebenso wie Produktion der Brennelemente. Ob man noch den einen oder anderen Reaktor am Erdboden behalten müsste, dürfte vom Typ des zu realisierenden raumflugfähigen Reaktortyps abhängen. Leider wird es in absehbarer Zeit auch keinen Ausstieg aus der nuklearen Bewaffnung geben, für die letztlich dasselbe gilt.

Ich komme für mich jedenfalls zu dem Schluss, dass zumindest die heutigen Reaktortypen für Länder wie Deutschland oder Japan nicht geeignet sind. Man kann vielleicht die Folgen eines Unglücks in den Griff bekommen, wobei in dem Punkt endlich einmal geforscht und entwickelt werden müsste - dieses Improvisieren wie in Tschernobyl oder Fukushima muss endlich ein Ende haben. Man braucht aber auf jeden Fall ziemlich viel Platz für die Ausbreitung der radioaktiven Wolken, und den hat man dicht besiedelten Ländern nun einmal nicht.

Ruhri, ich weiß mein Beitrag war etwas provokant. Ich wollte nur zum Ausdruck bringen das ohne nukleare Technologie am Boden diese niemals im All eingesetzt werden wird. Ich glaube auch nicht, dass das der richtige Weg ist. Wenn schon Kernenergie, dann doch lieber Fusion, auch wenn diese von einer erfolgreichen Demonstration noch weit entfernt ist. Die hat mehr Performance und ist weniger gefährlich.

In naher und mittlerer Zukunft halte ich weiterhin die chemischen Antriebe für die beste Lösung für bemannte Flüge zum Mars zum Beispiel.  Elektrische Antriebe machen aufgrund des geringenn Schubs nur bei Raumsonden Sinn. Energieversorgung bei den äußeren Planeten kann man auch durch große Solarzellenflächen sicherstellen. Juno hat nur Solarzellen. Die Startmasse steigt dann natürlich ein wenig.

Bei Rovern auf fernen Planetenmonden kommen natürlich weiterhin nur RTGs in Frage.

Eine neue Generation von RTGs sollte das Risiko begrenzen helfen.

Nukleare Reaktoren im All werden aber wenn der Energiebedarf ansteigt, wie bei Mars oder weiterführenden Missionen unverzichtbar sein. Auf die Kernfusion zu warten wird wohl eine langwierige Angelegenheit werden.

Da sehe ich eher noch die Beschichteten Solarzellen der japanischen Sonnensegel in der nächsten Zeit als Zwischenschritt kommen.

Schade finde ich das man Prometheus fast komplett aufgegeben hat, das hatte Potential und ging in die richtige Richtung.

Chemische Antriebe bei bemannten Marsflügen werden nicht kommen. Es sei denn man greift auf Treibstoffdepots im Orbit zurück. Aber diese Technologie muss sich dann auch erst bewähren.

Für den bemannten Marsflug muss eine effizientere Antriebstechnologie genutzt werden.

Mein Favorit ist da ganz klar VASIMR.

Nur die Energiequelle muss noch leistungsmäßig gesteigert werden und da gibt es wohl in nächster Zeit zur nuklearen Energieversorgung in der Größenordnung keine Alternative.

Ruhri, ich weiß mein Beitrag war etwas provokant.

O.k., das hat offensichtlich hervorragend funktioniert. 

Ich wollte nur zum Ausdruck bringen das ohne nukleare Technologie am Boden diese niemals im All eingesetzt werden wird. Ich glaube auch nicht, dass das der richtige Weg ist.

Richtig, und ich kann mich daran erinnern, dass ich diesen Einwand bereits früher gebracht habe, aber nach meinem Empfinden wurde er seinerzeit allzu leichtfertig vom Tisch gefegt.

Wenn schon Kernenergie, dann doch lieber Fusion, auch wenn diese von einer erfolgreichen Demonstration noch weit entfernt ist. Die hat mehr Performance und ist weniger gefährlich.

Voraussetzung ist natürlich, dass man zu einem Verfahren gelangt, das mehr Energie liefern kann als es zur Durchführung der Kernfusion verschlingt. Genau dieses Problem hat man ja bislang noch. Und dann ist noch höchst fraglich, ob man einen Fusionsreaktor soweit verkleinern kann, dass er in ein Raumschiff passt.

Nukleare Reaktoren im All werden aber wenn der Energiebedarf ansteigt, wie bei Mars oder weiterführenden Missionen unverzichtbar sein. Auf die Kernfusion zu warten wird wohl eine langwierige Angelegenheit werden.

Da können wir genauso gut warten, dass der Mars zu uns kommt... Das ist sogar wahrscheinlicher innerhalb unserer Lebenszeit

Der einzige nicht nukleare Hoffnungsschimmer sind die beschichteten Solarzellen die die Japaner für Ihre Sonnensegel entwickelt haben. Nur wird die Energie daraus wohl nicht reichen.

Vielleicht kombiniert mit neuen RTGs?

Wer kennt eigentlich die genaue Energieausbeute in KW dieser Zellen und die der geplanten RTGs?

Ich glaube nicht, dass sich im Bereich Kernkraft weltweit nach dem Reaktorunglück in Japan großartig etwas ändert - außer natürlich in Deutschland. Aber Deutschland war ja schon immer ein Sonderfall. Die USA, China, Indien, Russland und wohl auch Japan werden an dieser Form der Energiegewinnung festhalten, wie auch die meisten ESA-Staaten.

Von daher denke ich, dass auch die Verwendung der Kernenergie in der Weltraumforschung weitergeht (im äußeren Sonnensystem bleibt uns nichts anders übrig) und sogar noch weiter ausgebaut wird (Triebwerke, Reaktoren).

Den weltweiten Ausstieg werden wir sicherlich nicht erleben, aber wir wollen nicht vergessen, dass der Neubau von Reaktoren nach Tschernobyl weltweit zum Erliegen gekommen ist. Es ging gerade so langsam wieder los, als die Katastrophe von Fukushima geschah. Die Renaissance der Kernkraft wird dabei zumindest massiv gebremst werden.

Denk ich nicht. China hält weiterhin an Plänen fest, die Strommenge durch Kernkraft bis 2020 zu vervierfachen und in Frankreich bzw. Großbritannien und Russland werden Neubaupläne auch nicht auf Eis gelegt. Fukushima und Tschernobyl sind gar nicht vergleichbar. Die Mehrheitsmeinung bei Entscheidungsträgern außerhalb Deutschlands scheint diese zu sein:

In Tschernobyl ist ein schlampig designter und schlampig gewarteter Reaktor durch menschliches Versagen "in die Luft geflogen" ... in Fukushima wurde ein 70er Jahre Uraltmeiler von einem Jahrtausendbeben mit 14m hoher Tsunami , dass die Designspezifikationen weit übertroffen hat, getroffen und trotzdem hat das Containment gehalten und eine weiträumige Verseuchung der Umwelt hat nicht stattgefunden". Man wird es eher als einen Beweis für die Sicherheit der Kernkraft ansehen, Lehren für zukünftige Neubauten aus dem Ereignis ziehen und weitermachen. Selbst Japan wird nicht aussteigen sondern sogar neue Meiler bauen (die neueren haben die Naturkatastophe ja deutlich besser überstanden, siehe das Atomkraftwerk Onagawa, noch näher am Epizentrum), da Wette ich gerne drauf.

Ländern wie China und Indien bleibt außer Atomkraft auch nicht viel anderes übrig um ihren massiven Energiehunger zu stillen, ohne dabei Millionen Tonnen CO2 in die Luft zu blasen. Die globale politische und wirtschaftliche Situation ist heute eine andere als 1986:

- Klimawandel
- energiehungrige Schwellenländer
- steigender Öl- / Gaspreis
- Abhängigkeit von politisch instabilen Förderländern
- das Damoklesschwert der atomaren Vernichtung durch einen globalen Kernwaffenkrieg schwebt nicht mehr über der Weltpolitik ... viele Menschen haben schon damals gerne die zivile Nutzung der Kernenergie mit Atomwaffen assoziiert

 Von daher sehe ich keine Gefahr für den Bestand der Atomkraft in den raumfahrenden Nationen. Risiken (oder vermeintliche Risiken) im Zusammenhang mit der Atomenergie werden heute anders bewertet als noch 1986.

Man wird sehen, wie sich die Lage so entwickelt. Nur Tage nach der Katastrophe von Japan hat der chinesische Volkskongress pflichtgemäß den Fünf-Jahres-Plan der Regierung abgenickt, bei dem es auch um den Neubau von Reaktoren ging. Noch einmal einige Tage später trat dieselbe Regierung auf die Bremse. Auch Italien will den Wiedereinstieg noch einmal um ein Jahr nach hinten schieben. Die USA überlegen, ob man Neubauten nicht noch weiter von dicht besiedelten Gegenden als bisher errichten soll.

Wie gesagt, die Katastrophe von Tschernobyl hatte definitiv Auswirkungen auf die zivile Nutzung der Kernenergie. Ich erwarte nun auch keinen weltweiten Ausstieg aus dieser riskanten Technologie, aber zu Verzögerungen wird es sicherlich kommen, wenn man überall die Risiken noch einmal überdenken wird.

Möglicherweise wird man sich auch manche Laufzeitverlängerung noch einmal durch den Kopf gehen lassen. So sind beispielsweise die beiden Blöcke von Three Mile Island in den Jahren 1974 und 1978 ans Netz gegangen. Während der Block 2 nur wenige Monate nach Inbetriebnahme eine Kernschmelze und damit einen Totalschaden erlitt, ist Block 1 nach wie vor im Betrieb und soll erst im Jahr 2034 abgeschaltet werden. Die Risikobewertung solcher Altreaktoren wird aller Voraussicht nach auch in den USA neu durchgeführt werden müssen.

Ja, Altreaktoren werden vermutlich genauer unter die Lupe genommen werden.

Aber ich glaube nicht, dass es weltweit zu einem Baustopp von Kernkraftwerken kommen wird. Die Probleme, die in Fukushima aufgetreten sind betreffen ja hauptsächlich ältere Baureihen.

Und ob die Technologie objektiv riskanter ist als andere Energiegewinnungsformen, darüber lässt sich trefflich streiten.

Fakt ist, dass die Kernenergie pro Terawattstunde produzierter Energie von allen Energieformen bisher die wenigsten Todesopfer gefordert hat. Das sollte man in der Diskussion immer im Hinterkopf behalten. Objektive und subjektive Risikoeinschätzung liegen oft weit auseinander, z.B. haben viele Menschen ein mulmiges Gefühl, wenn sie im Flugzeug sitzen, nicht aber wenn sie mit dem Auto fahren, obwohl das Unfallrisiko beim Autofahren viel höher ist.

Hallo,

lasst uns bei nuklearer Energieversorgung der Raumfahrt bleiben, nicht  bei Kernenergie allgemein.

Einige Vorschläge aus dem "Arsenal" der IV. Generation (ab 2020), wie der Flüssigsalzreaktor, sind leicht und sicher genug (inhärent sicher), um eine vielversprechende Option für nuklear-elektrische Raumschiffe darzustellen, die uns weit über den Mars hinaus bringen könnten ...

Das ist wohl so gedacht, und gerade der Flüssigsalzreaktor wurde bereits in den 60er Jahren in Betracht gezogen für den Antrieb von Flugzeugen. So gesehen sollte man ihn für Raumfahrzeuge auch verwenden können, falls nicht die Mikrogravitation dagegen spricht.

Allerdings rüttelt die aktuelle Katastrophe mit Sicherheit viel Menschen weltweit auf, und auch der Unfall des "schlecht konstruierten und schlecht bedienten sowjetischen Schrottreaktors" hat zu einem jahrzehntelangen weltweiten Bau- und Planungsstopp geführt, der erst in den letzten Jahren so allmählich beendet worden war. Die immensen volkswirtschaftlichen Schäden eines Reaktorunfalls sind ebenso unbestritten wie das unermessliche menschliche Leid durch Tod, Krankeit, Siechtum und Verlust der Heimat. Da kommt mit Sicherheit keine andere Energieversorgung mit, und die Befürworter der Kernenergie kommen seit zwei Wochen wahrscheinlich aus dem Fluchen nicht mehr heraus. Die Hauptargumente gegen die Nachteile der Kernenergie, "unsere Anlagen sind sicher und ein schwerster Unfall ist extrem unwahrscheinlich", wurden gerade wieder erschüttert. Ich denke, dass auch die raumflugfähigen Reaktoren um eine erneute Sicherheitsabwägung nicht herumkommen werden.

Hallo Leute

Da habe ich mal eine Verständnisfrage. Reaktoren, die Stützmasse (meist Wasserstoff) in einer "Brennkammer" aufheizen und durch eine Düse ausstoßen - meint Ihr das wirklich ernst? Oder versteht Ihr das als Idee, an der aber vor einer Umsetzung noch kräftig geforscht werden muß? 

Sehen einige von uns in den russischen Reaktoren die Zukunft der bemannten Raumfahrt?   
Ups. Erschreckt mich doch nicht so. 

Aber vielleicht bin ich auch nicht auf dem richtigen Stand der Technik. Oder, woran müßte denn noch geforscht werden? Mein Kenntnisstand ist folgender: Bisher passen die Forderungen nach hohem spez. Impuls (sagen wir mal mindestens 600 sek) und die Lebensdauer der "Brennkammer" (sagen wir mal 100 h) nicht zusammen. Entweder man betreibt den Reaktor bei niedriger Temperatur, dann hält die Brennkammer, hat aber nur einen niedrigen Impuls (ca. 150 sek). Oder man betreibt das Teil bei hoher Temperatur (sagen wir mal 1800°C - wie die chem. Triebwerke heute), dann habe ich trotz massiver Kühlung durch Stützmasse eine sichere Lebensdauer der Brennkammer von 20 min. So habe ich jedenfalls die Ergebnisse von Nerva (diesem NASA Projekt der 60er Jahre) verstanden. Problematisch bei der Lebensdauer von Triebwerken sind auch - nach meinem Kenntnisstand - die Lebensdauer der Treibmittelpumpe, die die Stützmasse in der Reaktor (Druckdifferenz ca. 250 bar) reindrücken muß.

Bitte um Erläuterung.

Gruß Matjes

Ja, mit dieser Einschätzung hast du sicher recht. Optimal wäre es, das Gas auf 100000°C oder höher zu bringen, dann hat es viiiel mehr kinetische Energie.

Da macht aber kein Material mit, das höchste bekanne Material schmilzt glaub ich bei knapp über 3000°C. Auch bei 2900°C z.b. wird es 'verdunsten', so wie Wasser. d.h. einzelne Atome werden heißer als andere -> werden gasförmig und fliegen davon, bis die Reaktorkammer nach langer Zeit abgetragen ist.

Wenn man die Reaktorkammer mit riesigen Radiatoren (vor)kühlen kann, dann kann die Ausströmtemperatur natürlich etwas höher sein.
Oder man verhindert den Kontakt mit der Düse, dann schmilzt da auch wenig (naja, Infrarotstrahlung sollte die Wand schon noch etwas aufheizen...), wie z.b. mit einem Magnetfeld bei geladenen Teilchen.