Nukleartechnik für die Raumfahrt

HEU = Highly Enriched Uranium?

(Oder das Wiesenendprodukt im Garten? )

HEU = Highly Enriched Uranium?

(Oder das Wiesenendprodukt im Garten? )

Das erstere ist gemeint.

PS.: Gib mir nicht solche Vorlagen, da juckts mich immer zu Antworten mit denen ich mich wohl beim Grossteil der Leserschaft unbeliebt machen wuerde.

Also die paar Kilogramm Uran ... da gibt es schon wesentlich gefaehrlichere Dinge. Uran selbst ist praktisch ungefaehrlich, das Problem sind die hochradioaktiven Spaltprodukte wie Plutonium usw. ... die kommen aber bei so kleinen Reaktoren nur in winzigen Mengen vor. Wenn das Teil in der Atmosphaere verglueht macht das ueberhaupt nichts ...

Naja, erzähl das den Kanadiern, die den Absturz von Kosmos 954 hinnehmen mussten. Man stelle sich nur vor, der Reaktor wäre über den Niederlanden, Deutschland oder Japan herunter gekommen! 

Blöd wäre auch, wenn das strahlende Material und unbeschädigt auf der Erde aufschlägt, dann aber von dämlichen Plünderern aufgebrochen würde. Zu unwahrscheinlich? Nein, das ist alles schon passiert:

Goiânia-Unfall
Nuklearunfall von Samut Prakan

Radioaktive Substanzen sind in ihrer schädlichen Wirkung nicht speziell. Es gibt genug gefährliche Chemikalien, die im Umlauf sind und wo bei Unfällen ebenfalls Menschen zu Schaden kommen. Die haben noch dazu nicht mal ne Halbwertszeit ... :p ... Es gibt sogar nichtradioaktive Giftstoffe, mit denen könnte man ganze Städte auslöschen, würde man sie ins Wasser eines Reservoirs geben ... also wenn irgendjemand an radioaktive Substanzen gelangen will, dann gibt es einfachere Methoden als auf den Absturz eines sowjetischen Satelliten zu warten ...

Natürlich ist es Mist, wenn so ein Reaktor wieder runterkommt. Ein RTG wäre übrigens schlimmer und für die Zukunft kann das nur heißen, dass man die Reaktoren nach Ende der Betriebszeit eben auf einer stabilen Bahn entsorgen sollte (also mindestens 800km) oder am besten sogar heliozentrisch (man dockt an und schießt sie in eine Bahn um die Sonne ... das wäre ne weitere Geschäftsmöglichkeit für SpaceX )

Basileios, jetzt fang bitte nicht an zu relativieren. Oder willst du die erwähnten Supergifte ins Weltall schießen? Ich denke, dass du das nicht willst.

Ich finde einfach, dass das mit der Nutzung der Kernenergie im Weltraum verbundene Risiko hochgespielt wird.

Und natuerlich arbeiten wir mit hochgiftigen Substanzen im Weltraum. Die Proton z.B. ist eine fliegende Massenvernichtungswaffe, wenn man so will.

Hypergolische Treibstoffe sind i.d. Regel ziemlich giftig.

Das mag sein. Diese Diskussion begann aber mit der Annahme, dass man radioaktive Materialien so sicher einkapseln könne, dass es selbst bei einem Unfall zu keiner Freisetzung von Radionukliden kommen könne. Meine Aussage war, dass ein Restrisiko bleibt, und daher muss man dieses auch immer im Auge behalten, wenn man Kernreaktoren, Radioisotopenbatterien oder auch nur Strahlenquellen für Messinstrumente ins All schießen will.

Du hast natürlich Recht, dass es für giftige Stoffe wie die verschiedenen Hydrazin-Treibstoffe auch ein Restrisiko gibt, das betrachtet werden muss. Das hat allerdings mit diesem Thread nicht mehr viel zu tun. 

In der Tat. Ein Restrisiko muss man immer in Kauf nehmen, das gilt für jeden Transport von toxischen Substanzen, mit was und wohin auch immer. Radioaktive Stoffe sind in diesem Sinne nichts besonderes. Wenn eine Proton in die Luft fliegt und giftigen Schrott über ein großflächiges Gebiet verteilt, dann hat das ähnliche Auswirkungen wie der Absturz eines mit Plutonium beladenen Satelliten. Nur beschweren sich die meisten Leute über den Start des Satelliten mit Plutonium, die wenigsten aber über den Start einer Proton, die mit hunderten Tonnen Hydrazin beladen ist. Das ist mein Punkt. Von Strahlen verursachte Gesundheitsschäden scheinen im Bewusstsein der Menschen einen höheren Stellenwert zu haben, vielleicht weil Strahlung an sich ein schwer fassbares Konzept ist und so Urängste beschwört.

Hallo

Basileios relativiert weiter. Egal mit welchen Argumenten wir ihn bombadieren. Er macht einfach weiter. Es ist als ob man mit dem Erdölminister von Saudi-Arabien über die Klimaänderung durch Freisetzung von CO2 diskutiert.

Deshalb meine Frage an Basileios: Arbeitest Du in einem Kernkraftwerk oder für die Kernindustrie?

Gruß Matjes

Die Diskussion driftet ab und wird gerade zur Metadiskussion außerhalb des Themas, über persönliches. Klärt das bei Bedarf bitte per PN.

Das Wort "Restrisiko" wird schon zu einer Art „Godwins Gesetz“ bei Atomkraftdiskussionen. Könnte man deshalb alle Beiträge wo es über die Gefährlichkeit von Atomenergie geht in einen eigenen OT-Threat verschieben oder löschen?

Der Reaktor einer Planetensonde oder ein Marsraumschiffs,
würden mit frischem Uran bestückt. Frische Brennelement haben lediglich die natüröiche Strahlung von Uran uns sind daher selbst bei einem mißglückten Start kein Problem.

Erst durch die Kettenreaktion entstehen Spaltprodukte,
die kürzere Halbwertszeiten haben und hierdurch eine gefährliches Strhlung abgeben.

Der Raumschiffreaktor ist somit keine gefahr für die Erde.

Gefährlich werden könnte ein Reaktor in einer Raumstation in niedrigem Orbit,
daher sollte ein Reaktor nicht unterhalb des GSO betrieben werden.

Die Plutonimbestückten Sonden wie Cassini sind hingegen ein hohes risiko gewesen.
Geht hier ein Start schief, wird das Plutonium freigesetzt.

Nun ja, die Strahlung von Uran ist natürlich geringer, wie man an den Halbwertszeiten sehen kann. Die reine chemische Giftigkeit ist allerdings auch nicht zu verachten - die Problematik erkennt man an früheren Kriegsschauplätzen, an denen panzerbrechende Uranmunition eingesetzt worden ist. Übrigens darf man auch nicht vergessen, dass die Plutoniumisotope meistens unter Aussendung von Alphastrahlung zerfallen und sich dadurch in Uran umwandeln. Aber klar ist, dass das akute Gefährdungspotential von Radionuklidgeneratoren deutlich höher ist, da das dort verwendete ²³⁸Pu eine Halbwertszeit von nur 87 Jahren hat und entsprechend stärker strahlt als etwa das vielzitierte ²³⁹Pu mit seinen mehr als 24.000 Jahren.

Wie kann man einen Nuklearreaktor im Weltall kühlen?  d

Dafür verwendet man Radiatoren. Die arbeiten nach dem Prinzip, Wärme über Wärmestrahlung abzugeben. Man verwendet für Kühlsysteme (z.B. auf der ISS) derzeit Ammoniak, um die Wärme zu den Radiatoren zu bringen, bei früheren Reaktoren (RORSAT-Aufklärungssatelliten / Topaz-Programm) hat man flüssiges Natrium-Kalium für den Wärmetransport genutzt.

Mehr dazu auch hier: http://de.wikipedia.org/wiki/Radiator

Nun ja, die Strahlung von Uran ist natürlich geringer, wie man an den Halbwertszeiten sehen kann. Die reine chemische Giftigkeit ist allerdings auch nicht zu verachten - die Problematik erkennt man an früheren Kriegsschauplätzen, an denen panzerbrechende Uranmunition eingesetzt worden ist. Übrigens darf man auch nicht vergessen, dass die Plutoniumisotope meistens unter Aussendung von Alphastrahlung zerfallen und sich dadurch in Uran umwandeln. Aber klar ist, dass das akute Gefährdungspotential von Radionuklidgeneratoren deutlich höher ist, da das dort verwendete ²³⁸Pu eine Halbwertszeit von nur 87 Jahren hat und entsprechend stärker strahlt als etwa das vielzitierte ²³⁹Pu mit seinen mehr als 24.000 Jahren.

Das mit den Urangeschossen ist eine ganz andere Problematik.
Sie lösen sich zu einem Teil beim auftreffen auf ein Ziel auf.
Somit werden jeweils wenigen quadratmetern rund um ein Ziel sehr hohe Uranmengen gemessen.
Dies sind aber jeweils punktuelle Verunreinigungen.


Der Reaktor wird vermutlich zwischen 20 und 60 Tonnen wiegen und sehr Kompakt sein. Das Containment wird den Wiedereintritt wohl überstehen und der Reaktor wird dann wohl wie ein Meteorit aufschlagen.

Das Uran wird man dann wohl größtenteil im Aufschlagkrater bergen können, der Rest wird im Umkreis von einigen 100 Metern herunterkommen. Ein Abtragen der Oberen  erdschicht sollte das Problem lösen.

Ich vermute mal, das der Boden noch nicht mal Sondermüll sein wird. Leicht mit Uran belastete Erde darf auf entsprechenden Deponien gelagert werden.

Uran wird übrigens auch in einigen Farbstoffen verwendet.
Ein anderer Zweig meiner Firma betreibt eine Wiederaufarbeitungsanlage und stellt Brennelemente her.
Soweit ich weiß ist abgereichertes Uran ein begehrter Industrierohstoff.

Das führt uns gerade wieder von der Raumfahrt weg, aber es interessiert mich jetzt doch: Was kann man denn mit abgereichertem Uran anfangen? Ich hatte nämlich gedacht, dass die Verwendung als (gelbe) Farbe bereits längst beendet gewesen wäre.

Das Uran wird verkauft nicht entsorgt. Was letztlich daraus wird k.a vielleicht zum legieren.
Queksilber ist ja auch giftig ist aber gleichzeitig ein wichtiger Rohstoff.

Abgereichertes Uran wird für zum Beispiel hierfür verwendet:
-Abschirmbleche in Atomanlagen (da der Einfangquerschnitt sehr hoch ist). Damit ist dann auch wieder der Bogen zum Thema geschlagen, diese Anwendung wäre auch in der Raumfahrt theoretisch denkbar

-bis 1981 als Kontergewicht im Heck der Boeing 747 (durch Wolfram ersetzt)

-Beim Militär sowohl als Munition als auch als Panzerung (M1 Abrams)

Meiner Meinung nach dürfte die Entwicklung eines kompackten Reaktors kein zu großes Problem darstellen. Es fahren doch schon seit Jahrzehnten atomgetriebene Kriegsschiffe und U-Boote durch die Weltmeere.
Natürlich spielt das Gewicht dort keine so große Rolle, aber zumindest die Abmessungen, vor allem in U-Booten, dürften überschaubar sein.  Und zuverlässig arbeiten werden sie wohl auch......

Ich will es mal so sagen: An der Kernenergie führt kein Weg vorbei, wollen wir das innere Sonnensystem einmal hinter uns lassen. Und das in einer vertretbaren Zeit und mit genügen Energieresourcen für wissenschaftliche Geräte.

Es wird Zeit endlich mal was zu wagen!

Meiner Meinung nach dürfte die Entwicklung eines kompackten Reaktors kein zu großes Problem darstellen. Es fahren doch schon seit Jahrzehnten atomgetriebene Kriegsschiffe und U-Boote durch die Weltmeere.
Natürlich spielt das Gewicht dort keine so große Rolle, aber zumindest die Abmessungen, vor allem in U-Booten, dürften überschaubar sein.  Und zuverlässig arbeiten werden sie wohl auch......

Das Problem ist nicht so sehr die Größe oder das Gewicht des Reaktors selbst, sondern die Kühlung, bzw das Abführen der überschüssigen Wärme. Ein Uboot hat unbegrenzt Kühlmittel zur Verfügung. Im Weltraum ist bereits die die Kühlung konventioneller Raumfahrzeuge ein Problem.

Das Gewicht kann im Prinzip auch Probleme machen, insbesondere beim Start. Bei dem Blei, welches so um einem Reaktor liegt, sind bestimmt 20-30t mit Modul herum zu beachten.

Vielleicht könnte man den Reaktor mit Abstand zum Rest einbauen, sodass die Restwärme einfach durch das Metall in den Weltraum geleitet wird.

An Endrimac

"Die Restwärme einfach durch das Metall in den Weltraum leiten." Könntest Du mir mal erklären, was Du damit meinst.

Matjes

Reaktoren werden über Radiatoren gekühlt, dass sind Flächen, wie Hitze abstrahlen. Oft sehen sie aus wie z.B. die Solarflügel einer Raumstation.

Die Abschirmung von Reaktoren ist meist nicht schwerer als 3 Tonnen, es reicht ja ein kreisförmiges Schild in eine Richtung um die Nutzlast abzuschirmen. Bei nuklear-elektrischen Raumfahrzeugen wird der Reaktor höchstwahrscheinlich an einem längeren Ausleger angebracht, an dem auch die Radiatoren befestigt sind. Direkt hinter dem Reaktor befindet sich der Schutzschild gegen die Strahlung, etwas weiter dahinter Treibstofftanks, Nutzlast und Triebwerke.



Hier befindet sich der Reaktor an der "Spitze". Die grauen Flächen sind die Radiatoren, die die Hitze in den Weltraum abstrahlen. Bei Volllast glühen sie vielleicht sogar.

Nuklear-thermische Raketen sehen etwas anders aus, hier befindet sich der Reaktor als Treibwerk am Ende einer konventionellen Raketenstufe, gekühlt wird er entweder durch Treibstoffreste oder Radiatoren. Ein Schild ist hier ebenfalls nur in eine Richtung erforderlich, bei Wegwerfstufen sogar nur wenn man Lebewesen transportiert.

Die Kühlung mittels Radiatoren dürfte ein zu lösendes Problem sein. Das dringendste Problem ist wohl der Start von der Erde aus.
Den Reaktor selber könnte man in einem Stück hochbringen. Natürlich ohne die Brennstäbe. Die sollten gesondert hochgebracht werden.
Inwieweit der Zusammenbau und die Inbetriebname im orbit funktioniert, hängt von der Komplexität des Systems ab und sollte so einfach wie möglich gehalten werden.

Ich hab mich einmal ein wenig über Kernreaktoren in U-Booten schlau gemacht: 15 jahre Saft mit einer Ladung, spricht doch wahrlich für sich,oder? Und bei dem zu erwartenden Aufwand solte man ein bemanntes, wiederverwendbares System ins Auge fassen. 
Etwas,das dem Begriff "Schiff" zurecht trägt!

In den Parkorbit und zurück könnte man ja mit Tenderbooten......äh, ich meinte Kapseln, gelangen.