Nukleartechnik für die Raumfahrt

Da werden also alle Forenteilnehmer als uninformiert und einseitig dargestellt. Danke aber auch.

Zumindest bei diesen explziten Thema, bekomme ich das subjektive Gefühl, denn es werden keine richtigen Gegenargumente gebracht sondern Meinungen, welche sich an den Medien orientieren und nicht an stand der Technik.

Nachtrag: Diese Meinung habe ich natürlich auch aus meiner Erfahrung mit Mitmenschen interpoliert. Bei dennen hat sich meist entpuppt, dass sie sich entweder kaum oder einseitig mit dem Thema beschäfftigt haben.

Wir wissen durchaus, was ein Schneller Brüter ist. Dieser löst letztlich die Probleme der Müllentsorgung aber auch nicht. Natürlich nutzt man vorhandenes Spaltmaterial besser aus, am Ende entstehen aber dennoch etwa 200 radioaktive Spaltprodukte mit unterschiedlichesten chemischen und physikalischen Eigenschaften.

Stimmt es wird nciht komplet gelöst im Momment. So muss man die Elemnte trotzdem diffrenziert betrachten. Viel können nach wenigen Tagen oder Wochen chemisch getrennt und in andre Anwendungen abgeführt werden. Wie z.B. in die Medizin. Natürlich bleiben einwenig nicht verwendbares Material übrig, wie von mir schon erwähnnt aber dieser Müll ist max. für 300 Jahre gefährlich und es sind nur paar Gramm pro Tonne, im gegensatz zur aktuellen Situation. Allein schon aus Schadensminimierung sollten wir Brüter bauen.
Eins der nachteile eines schnellen Brüters ist ja auch, dass die Brennstoffe Mommentan noch fest sind. Das kann man eleganter lösen z.B. mit dem LFTR, der im thermischen Bereich brütet und sein Brennstoff in flüssigen Salz gelößt ist, womit sich die Elemente deutlich leichter chemisch trennen lassen.

Was ich die ganze Zeit nur sagen will ist, dass das Atommüll Problem zu lösen ist und keines Falls alternaiv los ist. Viele gute Ingenieure und Wissenschaftler haben schon einiges dafür getann und für den Rest müssen Wege gefunden werden.

Die Russen wollen bis 2050 auf 80% Atomstrom umsteigen, der sich vorallem auf Brüter stützen wird. Im Moment haben die Russen das Ziel auf 20% bis 2020 zu kommen und in diesem Prozess legen sie die Grundsteine für das große Ziel. Versteht mich nciht falsch, ich finde nciht alles gut was die Russen machen aber in diesem Fall finde ich die entscheidung weise.

Ich bin Luft und Raumfahrt Student mit großem Interesse in die Kernenergie, auf die ich erst durch die Raumfahrt wirklich aufmerksam geworden bin.


Um den Bogen wieder zurück zu Raumfahrt zu schlaggen, gerade auf dem Mond ist die Kernenergie eine gute Lösung vor allem mit LFTR Reaktoren. Man schaue sich nur die Thorium Vorkommen an. Der LFTR benutzt Th₂₃₂ welchen er dann im thermischen Spektrum zu U₂₃₃ brütet, welches dann thermonuklear verbrannt wird. Bei dem Prozess kann man Atommüll mit beimischen und diesen auch zu ungefährlicheren Elemten transmutieren bzw. verbrennen.

Ich will hier nicht wieder von der Raumfahrt weg führen. Aber es muss natürlich auch gesagt werden, dass die Brüter Technologie nicht die Lösung aller Probleme bringt. Im Gegenteil  bergen Brutreaktoren zusätzliche Sicherheitsrisiken in sich. Stichwort Dampfblasenkoeffizient, Kritikalität bei Kühlmittel Verlust und natürlich das Problematische Kühlmittel selbst.
Das sind schon Punkte die nicht aus den Medien stammen und nicht ideologisch geprägt sind, sondern im Physikstudium gelernt wurden.

Aber ich denke das führt an dieser Stelle wirklich zu weit.

Gruß,
KSC

Guten Abend!

Der ganzen Brüterei ist weltweit bisher kein kommerzieller Erfolg beschieden, und das trotz aufwändiger staatlicher Subventionskonstruktionen. In Russland geht es im Übrigen unter anderem darum, irgendwie Waffenplutonium zu "vernichten", das auf Grund von Abrüstungsverträgen weg soll.

Kein Brüter hat bisher in irgend einer Weise zu Müllmengenreduzierung geführt. Durch die erforderliche Zusammenarbeit mit einer Wiederaufbereitungsanlage ist das ganze nach derzeitigem Technologiestand immer mit Müllmengenpotenzierung verbunden.

Das "Natürlich bleiben einwenig nicht verwendbares Material übrig, wie von mir schon erwähnt aber dieser Müll ist max. für 300 Jahre gefährlich und es sind nur paar Gramm pro Tonne, im Gegensatz zur aktuellen Situation." betrachte ich für meinen Teil als derzeit schlicht unzutreffend. Das mag sich vllt. theoretisch so rechnen lassen, eine entsprechende technische Umsetzung existiert derzeit nicht, und großtechnisch ist das nicht ansatzweise greifbar.

Und das MOX (Mischoxidbrennelemente), die eben auch Plutonium enthalten, was ganz besonders übles sein können sind, durfte man (wieder einmal) anlässlich der Katastrophe von Fukushima zur Kenntnis nehmen.

Gruß    Pirx

Zitat von: GG am 14. März 2013, 16:45:04

Da werden also alle Forenteilnehmer als uninformiert und einseitig dargestellt. Danke aber auch.

Zumindest bei diesen explziten Thema, bekomme ich das subjektive Gefühl, denn es werden keine richtigen Gegenargumente gebracht sondern Meinungen, welche sich an den Medien orientieren und nicht an stand der Technik.

Ich glaube das Problem ist, dass Du nicht zwischen technischer Machbarkeit und Realität unterscheidest. Ich glaube wir alle würden befürworten, wenn die real existierende Nutzung der Kernkraft auch nur annähernd dem entspräche, was Du hier als "Stand der Technik" hochlobst. Aber was hilft uns denn der "Stand der Technik", wenn die Realität ganz anders aussieht? Und die sieht nunmal so aus, dass uns vermutlich erst mitten in Europa ein Reaktor um die Ohren fliegen muss, bis die Menschheit begreift, auf welchem Irrweg sie sich hier befindet. Wer behauptet, das sei nahezu unmöglich, der befindet sich auf eben diesem Weg mitten auf der Überholspur.

Also bitte - entweder das "technisch Machbare" auch konsequent umsetzen, oder Finger weg. So einfach ist das. Aber um mit neuen Techniken wie im vorletzten Jahrhundert mal irgendwie herumzuzündeln, dazu ist unsere Technik mittlerweile zu fortgeschritten geworden. Daran wird sich die Menschheit erst noch gewöhnen müssen, fürchte ich.

Leider wird sich diese Diskussion unendlich verlängern lassen. Einerseits können alle die beim Wort "Atom" Schüttelfrost bekommen, ein Stück Erkenntnis beanspruchen. Aber unbewusst verbreiten sie ein am deutschen "grünen" aber auch konsequenten  Denken geschulten Mißtrauen ein Technik- und Wissenschafts-Mistrauen das sich leicht bis zur -Feindlichkeit und Stagnation aufschaukeln lässt.
Was ist denn der "Stand der Technik"? Wir leben zwischen mehr oder weniger funktionierenden Atomkraftwerken und ihren ewigen "Zwischenlagern". Wir haben hunderte von Atomversuchen, mehere GAUs überstanden.
Wir können(wollen?) bei keinem Eingriff des Menschen in die Natur wirklich alle Folgen abschätzen - ob nun fossile Brennstoffe, Mineralstoffe (z.B. Asbest), "Radio-Müll" durch Handys, Mineral(Gold, Kohle)abbau unter Lebensgefahr, Geräuschbelastung usw.
Wir versuchen mit diesen Risiken klar zu kommen. Das werden auch unsere Nachfahren. Ein Mondfahrer wird sich immer (schon aus Solaren-Gründen) um seine Umgebungsstrahlung kümmern müssen.
Gruß

Mich stört es immer, wenn man Kernenergie-Skeptikern schnell  eine ideologische Motivation wie Technik- und Wissenschaftsfeindlichkeit unterstellt.
Ich denke Technikfeindlich sind wir hier sicher nicht, würden wir uns sonst intensiv und mit Begeisterung um das Themen Raumfahrt kümmern?
Ich bin Physiker und deswegen bin ich auch nicht Wissenschaftsfeindlich. Aber grade weil ich weiß, was bei der Kernenergie physikalisch und technisch abläuft und wie schwierig das Müllproblem ist, sehe ich diese Technik sehr kritisch.

Ich finde dass sowohl Befürworter als auch Skeptiker akzeptieren sollten, dass die jeweils andere Seite auch gute und sachlich fundierte Argumente für ihre jeweilige Position hat.
Wir werden das Thema sicher auch nicht lösen können. Lasst uns darauf einigen, dass wir hier uneinig sind 

Um die Kurve jetzt wieder zur Raumfahrt zu bekommen, muss man natürlich sagen, dass die Strahlung mit der man sich als Raumfahrer kümmern muss, im wahrsten Sinne des Wortes anderer Natur ist als die Strahlung aus Atommüll.
Demnach sind die notwendigen Schutzmaßnahmen auch unterschiedlich.

Gruß,
KSC

Ok, zurück zur Raumfahrt.

Ich frage: Ist der Mond ein sinnvoller Ort für ein Mülllager in einem Krater? Muss der Mensch den Mond irgendwann aufgeben, wenn radioaktives Material nach einem Asteroideneinschlag auf dem Mond verteilt wird? Wie will man dann vermeiden, das Raumanzugträger kontaminierten Staub in ihre Habitate bringen?

Wenn schon ein Objekt auf einer anderen Eintrittsbahn im Ural die Fissile Material Storage Facility (FMSF) von Majak zerstören hätte können, darf man selbige Möglichkeit auch für ein Mülllager auf dem Erdtrabanten nicht ausschließen.

Ich habe definitiv keine Probleme mit Überlegungen zu nuklearen Raumfahrtantrieben. Aber solche umzusetzen, weil sie eben technisch machbar sind, aber gleichzeitig eine kerntechnische Infrastruktur zu erhalten oder zu erweitern, die längst als Bedrohung unseres Lebens auf der Erde insgesamt gelten sollte, entspricht nicht meinen Vorstellungen. Ich habe vor Fukushima immer befürchtet, dass Los Angeles ein großes Beben erleidet, und man auf wundersame Weise feststellen muss, dass in Karstgebieten gebaute Reaktoren "überraschender Weise" Kernschmelzen erleiden können, wenn mechanisch allerlei kaputt ist). Ob es nun Szenarien mit Überflutungen, Stürmen oder Erdbeben sind, in dem, was man der breiten Öffentlichkeit so präsentiert, kommt i.d.R. nie ein AKW vor. Ok, Sandy und Winterstürme an der Ostküste der Vereinigten Staaten haben für Nervosität in einem Teil der Öffentlichkeit geführt ...

Ich bin also definitiv dagegen, sich den Mond als Forschungsstandort zu verhunzen, weil man dort meinte, Atommüll lagern zu müssen. Der Mond wird ja auch nicht durch eine dichte Atmosphäre geschützt, da ist es im Gegensatz zur Erde auch gleich noch mal wahrscheinlicher, das Steinbrocken aus dem All bis zur Oberfläche kommen und dort Zerstörungen anrichten.

Gruß    Pirx

Der Punkt mit "Verbreitung" aus dem "sicheren Krater" heraus durch Asteroideneinschläge ist gut. Den hatte ich noch gar nicht gesehen. Man würde das ja erstmal als unwahrscheinlich und unrealistisch ansehen. Aber die Zeiträume sind eben nicht klein und nicht menschlich fassbar. So wie sich Wasser(-Bestandteile) über die gesamte Mondoberfläche verteilt haben, kann auch radioaktives Material so langsam den Rest der Oberfläche erreichen.

Zum Thema AMELIK (Atom Müll End Lager In Kratern),

Das eigentliche Problem mit dem Endlager hier unsere Biosphäre und das was man gemeinhin Wetter, also Luftbewegung und all das dazugehörige Wasser nennt.
Auf dem Mond gibt es das definitiv nicht. Bei all den Bedenken die hier geäußert worden sind, wurde vollständig übersehen das es auf der Mondoberfläche auch jetzt schon ziemlich viel gefährliche Strahlung gibt. Es gibt weder einen Strahlungsgürtel noch eine Atmosphäre, die ein Großteil der ironisierenden abhält, auf dem Mond.
Ich denke die Gefahr das ein Brocken in den Krater so reinkracht, das der Müll raus geschleudert wird und dann auf der richtigen Bahn (Vektor) mit der richtigen Geschwindigkeit weg fliegt, ist sicher sehr viel kleiner als das einer der Mitglieder hier einen Sechser mit Superzahl bekommen.

Ich habe noch einen weiteren Beitrag zum Thema heute gefunden:
http://www.heise.de/tr/artikel/Die-naechste-Reaktor-Vision-1823246.html

weiteres Suchen hat mich zu dem: http://thoriumremix.com/de/2011/
Beitrag gebracht.

Das Video ist auch sehr interessant, allerdings spricht der Type darin ziemlich flott, was es für mich schwer macht alles mit zu bekommen.

Nach dem Beitrag ist mir so einiges klar geworden, ich vermute mal, das dieses Konzept sich nur deswegen nicht genutzt wird,
weil es der Atomlobby nicht gepasst hat, weil sich mit so einem Reaktortype viel weniger Brennelemente verkaufen ließen.
Besonders interessant fand ich die Aussage das die Atomindustrie mehr Geld mit den Brennelementen verdient als mit dem Reaktor selber.
Mir ist jetzt auch klar woher die Druckerhersteller die Idee mit den billigen Druckern und den teuren Tintenpatronen haben.

Was ich aber noch nicht raus gefunden habe, ist das Leistungsgewicht, weiß dazu jemand was näheres?

Und neu aus dem Portal:

Plutonium 238 für die NASA: Ein Neuanfang

Nach einer Pause von 25 Jahren wurde in den Vereinigten Staaten von Amerika wieder Plutonium 238 erzeugt. Derartiges Material möchte man zur Stromerzeugung in Raumfahrzeugen einsetzen, die weit entfernt von der Sonne ohne Möglichkeit, Solarstrom zu nutzen, operieren.

Seit den 1970er Jahren verwendet die US-amerikanische Luft- und Raumfahrtorganisation (NASA) das Plutonium-Isotop Pu 238 mit einer Halbwertszeit  ...

Weiter dort: http://www.raumfahrer.net/news/raumfahrt/15032013221605.shtml

Gruß   Pirx

Nun ich unterstelle keinem Forum Teilnehmer Technik geschweige denn Wissenschaftsfeindlichkeit. Im Gegenteil ich schätze viele der Mitglieder hier im Forum nicht zuletzt wegen der hier vertretenen Kompetenz. Sonst würde ich mich wohl kaum an Diskussionen hier beteiligen.

Ich finde dass sowohl Befürworter als auch Skeptiker akzeptieren sollten, dass die jeweils andere Seite auch gute und sachlich fundierte Argumente für ihre jeweilige Position hat.
Wir werden das Thema sicher auch nicht lösen können. Lasst uns darauf einigen, dass wir hier uneinig sind 

Da ist was dran aber ich finde wir sollte diese schwierige Thema diskutieren können, davon können wir alle profitieren. So will ich z.B. meine Argumente prüfen und hab nichts dagegen mich vom Gegenteil überzeugen zulassen.


So sehe ich auch ein, dass die Idee auf den Mond Atommüll zu parken Risiken birgt. Im Fall eines Einschlags könnte sich kontaminiertes Material weit ausbreiten, je nach Einschlagenergie und wenn man die geringe Schwerkraft in betracht zieht. Kontaminierter Staub würde den Alltag für eine Außenposten/Kolonie erschweren.

Wie die meisten hier bin ich auch ein Gegner der AKWs, die im Moment im Betrieb sind und würde sie lieber Gestern vom Netz sehen als heute. So ärgern mich auch der Atommüll aber ich sehe die Lösung in der Kernreaktortechnik, welche auch weitere Vorteile mit sich bringt wie z.B. auch die möglichkeiten die Atomspregköpfe sinnvoll zu entsorgen. Allein schon die millionenfache Energiedichte, die als Potential in der Atomkraft sich birgt. Man beachte die Entwicklung von Zivilisationen und wie diese mit der zu verfügung stehenden Energie korreliert. Ich rede hier von Reaktoren der dritten und vierten Generation nciht von dennen die im Betrieb sind.

Hier einige der Kritikpunkte:

• Dampfblasenkoeffizient -> nur relevant wenn Wasser im Reaktor verwendet wird, also nicht für Brüter
  
• Kritikalität bei Kühlmittel verlust -> nur relevant wenn der Brennstoff fest ist, was nicht für flüssigkern Reaktoren zutriftt wie den MSR oder LFTR, deren Brenstoff im Salzgelößt auch flüssig ist
  
• problematische Kühlmittel -> damit ist wohl Wasser oder Sodium(Natrium) gemeit, nun es gibt ja auch noch Blei, Blei-Bismuteutektikum nud Salze welche stabil und gute thermische Eigenschaften aufweisen

Die Liquide Core Reaktoren wie der MSR oder deer LFTR bieten viele Vorteile ohne der meisten Schwächen der existierenden AKWs. Zum LFTR hat Kalkow z.B: schon ein Link presentiert. Hier nur ein paar der Vorteile.

• sie können mit Uran und Thorium befüllt werden
• arbeiten im thermischen Bereich, damit leichter zu hand haben als die schnellen Brüter
• flüssiges Salz ist chemisch stabil und die Reaktoren können bei Atmospherendruck betrieben werden, was Anforderungen an Werkstoffe senkt und viele Risiken minimiert bzw eliminiert
• kaum bewegliche teile im Reaktor
• geschlossener Kreislauf
• können Modular aufgebaut werden und damit ist eine Massenproduktion möglich, was sie um einige Größenordnung wirtschaftlicher macht
• weil flüssiges Salz bei ca.700°C betrieben wird ist in verbindung mit Brayton Gasturbinen(He,superkritisches CO²) ein viel höherer thermischer Wirkungsgrad möglich bis zu 65%
• die machbarkeit dieser Reaktoren wurde schon demonstriert

Quellen:

• teaser
  ws
• http://energyfromthorium.com/ornl-document-repository/ , hier findet man viele Eingescannte Dokumente von den Versuchen des Oak Ridge National Laboratory
• http://www.gen-4.org/Technology/systems/msr.htm

Stand der Technik ist für mich z.B. der russische SVBR-75/100. Ein idioten sicherer Reaktor, der als Reaktion auf Tschernobyl entwickelt wurde um Umfälle durch Fehler von Bediener zu verhindern. Der reaktor wird im Moment zu Ende entwickelt. DIese Jahr kommt der finalle Sicherheitsreport. Man hat bereits 50 Jahre betriebserfahrung aus Testreaktoren z.B. in Ubooten der Alphaklasse und hat daraus gelernnt. Hier ein paar Argumente für den Reaktor.

• benutzt verbrauchtes MOX und Plutniom als Brennstoff nur ohne Zirkonium ummantlung der Brennstäbe
• klein, modular, geschlossener Kreislauf damit ist er sicherer und wirtschaftlicher als existierende
• passive Sicherheitsysteme ->inherente Sicherheit, die sich auf Physik stützt
• im Fall vom verlust des Kühlmittels keine Kernschmelze, wärme wird passiv über 4 Tage abgeführt
• kann auf Schwerelasttransporter transportiert werden und mehrer Kern können zu größeren Einheite zusammen geschaltet werden
• kaum bewegliche Teile, dadurch simpler mit weniger Fehlerquellen
• Blei-Bismutheutektikum als Kühlmittel, bei ca. Atmospherendruck
• keine hochdruck Gas explosionen, die die Atmosphere kontaminieren können
• hoher Siedepunkt 1670°C
• keine möglichen Reaktionen mit Umwelt im gegensatz zu Wasser->Zirkonium(Fokuschima) oder Natrium-> mit Wasser/Sauerstoff was zu Brenden oder Explosionen führen kann

Quelle:

• http://www.iaea.org/NuclearPower/Downloadable/Meetings/2011/2011-07-04-07-08-WS-NPTD/2_RUSSIA_SVBR_AKME-eng_Antysheva.pdf
• http://www.akmeengineering.com/svbr100.html
• http://nextbigfuture.com/2012/03/russian-plans-first-svbr-100-lead.html
• http://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=svbr%2075_100%20multipurpose%20small%20fast%20reactor&source=web&cd=4&ved=0CEIQFjAD&url=https%3A%2F%2Fsmr.inl.gov%2FDocument.ashx%3Fpath%3DDOCS%252FSMR%2Btechnologies%252FSVBR-75_100.pdf&ei=6p88UaXIOcbT4QSN14DoCA&usg=AFQjCNFnmWbwh6gzrI1abY2bINsaWlhnXA&bvm=bv.43287494,d.bGE
  

So das waren nur zwei Beispiele, es gibt noch weitere. Keine Frage Kernkraft ist gefährlich aber die Probleme sind technisch zu lösen. Warum die Brüter bis jetzt kein kommerzialer Erfolg waren, liegt an vielen Faktoren aber mit sicherheit nicht an der technischen Machbarkeit. So führen Russland und China Brüter nun kommerziel ein. Wer sich wirklich ein Bild machen will, dem empfehl cih wirkich sich die Quellen anzuschauen, denn es wird nciht alles im Physikstudium oder Reaktortechnikstudium gelehrt wie zB. der LFTR. Hier noch eine PDF von der Nuclear Energy Research Advisory Committee und dem Generation IV International Forum, die nicht klassischen Reaktor vorstellt.
http://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=description%20of%20candidate%20nonclassical%20reactor%20systems&source=web&cd=2&cad=rja&ved=0CEEQFjAB&url=http%3A%2F%2Fciteseerx.ist.psu.edu%2Fviewdoc%2Fdownload%3Bjsessionid%3D5B24BE3F676EB11F2FF3841BC0E5D1CE%3Fdoi%3D10.1.1.198.8019%26rep%3Drep1%26type%3Dpdf&ei=GDREUcv1IYjxsga0lYGgAw&usg=AFQjCNHMCvLpla-R3LWkR24SVQQw5ZHpqg&bvm=bv.43828540,d.Yms

Keine Frage Kernkraft ist gefährlich aber die Probleme sind technisch zu lösen.

Ich denke, man sollte auch unterscheiden: Nukleartechnik auf der Erde und in der Raumfahrt.

Der RTG in Voyager wird uns keine Probleme mehr bereiten!! Auch Cassini nicht.

Und die Mengen, die in der Raumfahrt anfallen sind sowieso homöopathisch...

Raumfahrt -> Risiken: beherrschbar, aber ferne Missionen wären sonst gar nicht machbar. Ethisch korrekt: ja.
auf der Erde -> Risiken eher doch größer (Erdbeben, etc.), Alternativen immer möglich. Wind, Wasserkraft, Solar.

Kernreaktor@Earth:

• Eines sollte jedem klar sein, wenn das mit dem Flüssigsalzreaktor so funktioniert wie beschrieben, ist es wohl die sicherste, billigste UND beste Methoden den hochradioaktiven Müll loszuwerden die es gibt.
  Wenn ich das richtig sehe, muss die Endscheidung getroffen werden, zwischen unsicherer Endlagerung und einer wie auch immer gearteten Transmutationstechnik.
  Die Akzeptanz wird aber dadurch erschwert, dass mit Flüssigsalzreaktoren eine bis zu 400x höhere Energieausbeute erreicht wird.
  Selbst wenn wir 100% unseren gesamten Energiebedarfs, also nicht nur den elektrischen Strom, damit erzeugen würden,
  dauert es mit den Daten von 2007 wohl ca. 1600 Jahre oder mehr nur um das vorhandene abgebrannte Kernmaterial zu beseitigen.
  

Kernreaktor@Earth: ....Eines sollte jedem klar sein, wenn das mit dem Flüssigsalzreaktor so funktioniert wie beschrieben, ist es wohl die sicherste, billigste UND beste Methoden den hochradioaktiven Müll loszuwerden die es gibt. ...

Geht das dann auch mit dem Zeug aus den Tanks in Hanford oder dem Inhalt des Karatschi-Sees?

Gruß   Pirx

@Pirx

Geht das dann auch mit dem Zeug aus den Tanks in Hanford oder dem Inhalt des Karatschi-Sees?

Vielleicht schon, aber nicht ohne Wiederaufarbeitung :-(
So wie das wohl jetzt vor liegt, geht das sicherlich nicht.
Ich denke die problematischsten Stoffe sind wohl vor allem die Isotope von schweren Elementen und vermutlich vor allem Plutonium.
Wie man diese Stoffe aus den Lösungen extrahieren kann weiß ich allerdings nicht,
dazu müsste erstmal bekannt sein was da in welcher Konzentration drin ist.
Eines ist aber schon klar, jede technische Lösung auch mit Wiederausarbeitung ist auf Dauer wohl viel
sicherer und wohl auch Kostengünstiger als das Zeugs einfach in Tanks- oder noch viel schlimmer in einem See zu belassen.
Leider sehe ich weder bei den Amerikanern noch bei den Russen den echten Willen das anzupacken.
Die Amis sind ja noch nicht mal fähig ihre Infrastruktur (z.B. Stromversorgung) auf Vordermann zu bringen.
Bei den Russen weiß ich noch weniger Bescheid.
Wo wir hier in DE an manchen Stellen vielleicht über vorsichtig sind, ist es wohl so das in den USA das eher andersherum ist.

Aus gegebenem Anlass erinnere ich also noch einmal an die geplanten Reaktoren der vierten Generation:

Generation IV International Forum

Diese Reaktoren sollen folgende Anforderungen erfüllen (laut obigem Artikel):

Nachhaltigkeit

• möglichst effektive Nutzung der zur Verfügung stehenden Kernbrennstoffe
• mögliche Nutzung alternativer Brennstoffe wie Thorium und Plutonium aus Kernwaffen
• Minimierung und weitestgehende Selbstverwertung von radioaktiven Abfällen
• möglichst nur Abfälle mit geringer Halbwertszeit: Beim Einsatz der fortgeschrittensten Brennstoffzyklen und intensivem Brennstoffrecycling (mit noch zu entwickelnden Methoden) könnte es möglich sein, die Endlagerungszeit der Abfälle um mehrere Größenordnungen zu reduzieren

Wirtschaftlichkeit

• geringere Lebenszykluskosten gegenüber anderen Energieformen
• mit anderen Energieformen vergleichbares finanzielles und technisches Risiko
• wirtschaftliche Kohleveredlung und Wasserstoffherstellung
• Fernwärmenutzung
  

Sicherheit

• hohe Sicherheitsstandards
• sehr geringe Wahrscheinlichkeit von schweren Reaktorschäden
• Eliminierung des Bedarfs an externer Notfallversorgung
• möglichst unattraktive Quelle für Diebstahl oder Abzweigung von spaltbarem Material
• Uran-Anreicherung sollte für den Betrieb nicht nötig sein
• möglichst sicher gegenüber terroristischen Anschlägen
• Containment mit Inertgas gefüllt, um Brände auszuschließen

Hier noch der direkte Link zu GIVF-Homepage

Die Reaktoren der dritten Generation werden bekanntlich in einigen Ländern bereits geplant oder gebaut:

Europäischer_Druckwasserreaktor

Problemlos ist das allerdings nicht (Auswahl):

Kernkraftwerk Olkiluoto
Kernkraftwerk Flamanville
Kernkraftwerk Penly

Aus gegebenem Anlass erinnere ich also noch einmal an die geplanten Reaktoren der vierten Generation:

Generation IV International Forum...

Empfehle eine Blick in http://ifg.org/pdf/Nuclear_Roulette_book.pdf. Einschätzung von Gen-4-Reaktoren ab Seite 42.

Gruß   Pirx

Zitat von: Ruhri am 18. März 2013, 08:33:28

Aus gegebenem Anlass erinnere ich also noch einmal an die geplanten Reaktoren der vierten Generation:

Generation IV International Forum...

Empfehle eine Blick in http://ifg.org/pdf/Nuclear_Roulette_book.pdf. Einschätzung von Gen-4-Reaktoren ab Seite 42.

Gruß   Pirx

Hi Pirx,

eins Vorweg ich hab nur den Teil gelesen, wo auf die Gen IV Designs eingegangen wird.
Es wird sehr allgemein auf die Reaktortypen eingegangen und macht eher Stimmung, mit Pauschalisierungen.

VHTR(Very High Temperature Reactor)
Hier argumentiert man damit, dass vor 2045 der Reactor nicht Commercial gebaut wird. Was aber kein technischen Argument gegen die Design ist. Warum es zu solchen Prognosen kommt wird garnicht differenziert.

Gas-Cooled Fast Reactor
Nun hier gibt es tatsächlich paar Herausforderungen. Gerade mit den Kühlmitteln sei es Helium, dessen Viskosität mit der Temperatur ansteigt oder CO₂, das korrosiv ist.

Lead-Cooled Fast Reactor
Extrem hoher Druck wird als Kritikunkt genannt, ist aber nciht haltbar, weil der Kühlkreislauf mit Blei oder Blei/Bismut bei Atmospherendruck betrieben wird.
Temperatur charaktaristiken und unsichere Wartung wird genannt. Nun das ist zu unspezifisch.
Kontaminierung der Umwelt mit Blei ist auch ein Kritikpunkt.
Die Russen haben solche Reaktoren schon in den 60/70er auf Ubooten im Betrieb gehabt und auch bei Unfällen des ersten Uboots war es relativ einfach Instandsetzungen durch zu führun und dass ohne kontaminierung des Personals. Blei kommt auch nicht weit, weil es bei ca. 320°C fest wird. Man hat aus den insgesammt 80 Jahren Laufzeiterfahrung diese Typs gelernt und die Erkenntnisse fliessen in den SVBR-75/100 ein.

MSR(Molten Salt Reactor)
Es wird aufgeführt, man brauche super haltbare Materialien, das stimmt und die gibt es z.B. Hafnium Legierungen, welche auch in Oak Ridge National Laboratory bei den Forschungsreaktoren verwendet wurde. Es gab auch Korrosion von max. 1 Micrometer pro Jahr. Zu dem gibt es auch Alternative, man hat seit den 70er eine menge neuer Erkentnisse in der Materialforschung gemacht. Selbst Hafnium ist immer noch eine valide Option.
Wenn der MSR zu Streumerzeugung konstruiert wird, besitzt er keine Risiken zu Prolifiration. Erstens ist es ein geschlossener Kreislauf und zweitens ist U₂₃₂ ein starker Strahler und chemisch nicht von U₂₃₃ zu trennen, was den Bau einer Bombe vermiesen würde, wenn man denn den Reaktor dafür demontieren würde.
By the way Cesium und Jod sind auch im Flourid gebunden, wo sie chemisch stabil sind, somit kein Problem wie es z.B. bei Fokuschima der Fall war. Denn das Salz kommt auch nicht sehr weit mit seinem Schmelzpunkt von ca. 500 °C.

Der Kritick zum Sodium(Natrium)-Cooled Fast Reactor und dem Super-Critical-Water-Cooled Reactor schliesse ich mich an.

Mit dem Traveling Wave Reactor habe ich mich kaum beschäfftig und passe an dieser Stelle.


Ich finde Ruhri hat schon sehr gute Argumente geliefert, welche nicht wiederlegt wurden. Die Gen IV haben sehr gutes Potential und auch wenn wir sie nicht bauen, so tun es zum Glück wenigstens Andre, mögen sie unseren Müll gleich mit verbrennen. Nicht dass wir weiterhin der Spinnerei nacheifern ein Endlager für Jahrtausende zu finden.

zum letzten Satz vom vorherigen Beitrag:

.... Nicht dass wir weiterhin der Spinnerei nacheifern ein Endlager für Jahrtausende zu finden.

Gibt es ja noch die Meldung von heute, dass die Suche nach einem Endlager wohl mehrere Milliarden € (ups €, was ist den das)
kosten wird und ich vermute mal das damit die eigentliche Erschließung und der Betrieb noch nicht mal dabei sind. Noch dazu sollte man nicht vergessen das man das Ding ja eher nicht einfach vergessen kann, also wird das weiterhin viel Geld kosten.

Irgendwie scheint mir das keine wirklich gute Lösung zu sein. Ich denke es wäre besser und vermutlich auch viel billiger das Geld was jetzt für so eine schlechte Lösung verpulvert werden soll, einzusetzen einen Reaktor IV Type schnell zur Serienreife zu bringen. Was da die beste Lösung ist sollte schneller erforscht werden.
Ich denke es würde schon helfen aus den möglichen Konzepten einfach erstmal eine Vorauswahl zu treffen. Da könnten z.B. alle die Konzepte schon mal ausgeschlossen werden, die z.B. eine Gasexplosion leicht ermöglichen wenn der Kühlkreislauf ausfällt.
Hat man dann vielleicht drei Konzepte übrig, wird die weitere Untersuchung bei gleichem Kapitaleinsatz sicher beschleunigt.
Vielleicht kann man bei den übrig gebliebenen Konzepten dann auch schnell in Versuchssysteme übergehen, ich denke es ist vermutlich auch hier das selbe wie beim Unterschied zwischen SpaceX und der NASA, es ist oft schneller bei Versuchen z.B. die Materialeigenschaften zu erforschen, als zu versuchen alles vorab bis ins kleinste durch zu planen und z.B. festzustellen wie beim Hochtemperaturreaktor festzustellen das die Kugeln reihenweise zu Bruch gehen.
Technisch bin ich mir sehr sicher das man auf jeden Fall bessere Lösungen finden kann als ein Endlager für den heutigen hochradioaktiven Atommüll.

Wo ich allerdings die größten Problem sehe, ist die in unserer Gesellschaft weit verbreitete Fundamentalopposition. Bei allem wo auch nur Atom drauf steht, machen diese Leute dicht.

Das britische Nuclear National Laboratory (NNL) hat die ersten Arbeiten an einem RTG Projekt fuer die ESA abgeschlossen. Die bisherige Arbeit im Wert von rund 1.5 Mio Euro in den vergangenen zwei Jahren konzentrierte sich auf der generelle Machbarkeit von Americium RTG's, die technische Abtrennung von Americium von Plutonium sowie die Arbeit an einem Design fuer eine grosstechnische Anlage, welche Americium in der fuer die ESA notwendigen Groessenordnung herstellen kann. Die Technologie wurde an einer kleinen Menge Plutonium aus dem benachbarten Sellafield getestet.

Wie das NNL jetzt bekannt gab, funktionierte der entwickelte Prozess sogar besser als geplant und man koenne dadurch die veranschlagten Kosten senken. Die ESA hat daraufhin das NNL mit weiteren Forschungen beauftragt. Diese sollen in de naechtsen 2 Jahren rund 2,7Mio Euro kosten. Dabei soll der Prozess verfeinert werden, die Americiumausbeute bei der Abtrennung aus Plutonium erhoeht und ein Prozess zur Herstellung von Americium Pellets fuer RTG entwickelt werden.

http://www.world-nuclear-news.org/ON-Positive_results_from_space_battery_work-2607135.html
http://www.nnl.co.uk/news-media-centre/space-batteries-success!.aspx

241Am hat eine HWZ von 432 Jahren, aber nur rund ein Viertel der Energiedichte von 238Pu. Es produziert 114W/kg. Es sendet Alpha und Gammastrahlung aus und braucht im Gegensatz zu 238Pu eine Abschirmung. Es wird u.a. in Rauchmeldern verwendet.

http://www.world-nuclear-news.org/ON-Positive_results_from_space_battery_work-2607135.html

Americium liefert also nur 25% der Leistung von Plutonium. Dazu kommt noch Zusatzgewicht durch mehr Abschirmung. Gleichstarke Americium RTGs wiegen also deutlich mehr als das vierfache von Plutonium RTGs. Das auch noch in der Raumfahrt, wo es auf jedes Gramm ankommt. 

Klingt für mich nach völligem Schwachsinn. Was ist der alles entscheidende Vorteil von Americium?

Americium hat eine viel höhere Halbwertszeit und verliert daher deutlich weniger an Leistung. Man muss ja zu einem bestimmten Zeitpunkt die Nennleistung der Sonde zur Verfügung stellen können... bei Plutonium hat man dann einen RTG mit höherer Startleistung. Müsste man mal durchkalkuliern, ab welcher Einsatzdauer Americium da besser ist.

Klingt für mich nach völligem Schwachsinn. Was ist der alles entscheidende Vorteil von Americium?

Es hat eine hoehere HWZ, das heisst die Leistung der RTG fallen langsamer ab als mit 238Pu. Und der zweite Vorteil ist einfach, das es in groesseren Mengen zur Verfuegung steht als 238Pu, da man es aus normalen abgebrannten Kernbrennstoff in Wiederaufbereitungsanlagen gewinnen kann. Also 241Am faellt als Abfallstoff in normalen Kernkraftwerken die ganze Zeit an, waehren 238Pu gesondert hergestellt werden muss.
Wenn die NNL Studie also tatsaechlich erfolgreich verlaeuft, koennte das hoehere Gewicht durch geringere Produktionskosten ausgeglichen werden.

Müsste man mal durchkalkuliern, ab welcher Einsatzdauer Americium da besser ist.

Ich hab da mal was vorbereitet. Ist natuerlich vereinfacht, bezieht die Zerfallsprodukte usw nicht mit ein.