Nukleartechnik für die Raumfahrt

Richtig, und Plutonium bzw. Plutoniumdioxid ist dafür deshalb geeignet, weil Pu-238 eine Halbwertszeit von 88 Jahren hat und somit schon 4kg Plutoniumdioxid über Jahrzehnte stabile 100W liefern kann.
Je größer die Halbwertszeit, desto niedriger die Aktivität pro Masse und desto niedriger die Leistung pro kg.
Je kleiner die Halbwertszeit, desto schneller sinkt die Leistung ab.
Für heutige Anwendungen sind Halbwertszeiten zwischen ~50 und ~100 Jahren gut geeignet, wegen o.g. Parameter.
Alpha-Strahler sind am einfachsten in der Handhabung, weil als Abschirmung schon ein Blatt Papier reicht und alle anderen Strahler könnten die Bord-Elektronik zu stark in Mitleidenschaft ziehen.
Diese Eigenschaften und die chemische und mechanische Stabilität qualifizieren PuO2 zu einer fast optimalen Energiequelle. Cassini hat eine solche, Curiosity, New Horizons und die Voyagers auch.

Aber was bedeutet denn "direktelektrisch"? Das Betateilchen fliegt mit den paar MeV der Zerfallsenergie auf die Elektrode und steht dann "einfach" als Leitungselektron zur Verfügung? Und was ist mit den Zerfällen innerhalb des Blocks aus Spaltprodukt, die werden ja wieder absorbiert. Es entsteht zwangsläufig Wärme.

Ich geb mir wirklich Mühe, aber

@Moderatoren:
Ich weis nicht wie ihr das seht, aber mir scheint die Spaltproduktbatterie etwa genauso zukunftsweisend wie die Kalte Fusion von einem bekannten Italiener.
Das ist doch sicher nur barrer Unsinn.

@Jens:
Ich weis ja nicht woher du deine Weisheiten hast, aber Alphateilchen SIND Heiumatome und falls si nicht Iononisiert sind, könnten sie natürlich 1, oder 2 Elektronen ausnehmen, aber sicher nicht Elektronen aus Spalt, oder Zerfallsprozessen, dazu ist deren Energieniveau viel zu hoch.
Deine ganze Physik zu dem Thema ist meinesachten Unsinn, sorry.
Du kannst hunderte bis mehrere MeV nicht einfach einfangen, das ist einfach Müll.

Ja, er möchte ev. auch seine 6MW Spaltproduktbatterie für ein Marsraumschiff an Russen verkaufen!

Jens
Vielen Dank für die Antwort.
Könnte man den Russen eine 6MW Spaltproduktbatterie für ein Marsraumschiff "verkaufen"?

Hallo zusammen,

wir wollen hier Nukleartechnik für Raumfahrt ordentlich diskutieren. Als Richtschnur für "ordentliche Konzepte" gelten hier die TRL>=3:
https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=4622.0

TRL3 hierß "Analytical & experimental critical function and/or characteristic proof-of-concept". Um das zu erreichen, ist
aktive Entwicklung und Forschung notwendig (also keine bloßes Theoretisieren). Es müssen Arbeiten geschehen, um die Theorie zu validieren (ausprobieren), um die Vorhersagen zur Anwendung zu bestätigen/zu verwerfen. Funktion und Leistung müssen demonstriert werden, u.a. mit experimentellen Belegen.

Die hier definierte Batterie ist nicht TRL3. Alle weiteren Beiträge dazu werde ich löschen.

@Jens
Nimm TRL3 als Richtschnur. Alles, was tiefer ist, passt nicht in unser Forum. Indem du deine Idee überall und immer wieder anbringst, schädigst du die Themen. Für deine Ideen gibt es andere Plattformen im Internet ...

Allerdings weiß bislang noch niemand genau, ob der Laufwellenreaktor überhaupt funktionieren würde bzw. welche technische Schwierigkeiten bei seiner Realisierung auftreten könnten. Das Generation IV International Forum setzt jedenfalls auf andere Brüter- bzw. Reaktorkonzepte, als da wären:

• Schneller gasgekühlter Reaktor (Gas-Cooled Fast Reactor, GFR)
• Höchsttemperaturreaktor (Very High Temperature Reactor, VHTR
• Überkritischer Leichtwasserreaktor (Super-Critical Water-Cooled Reactor, SCWR)
• Schneller natriumgekühlter Reaktor (Sodium-Cooled Fast Reactor, SFR)
• Schneller bleigekühlter Reaktor (Lead-Cooled Fast Reactor, LFR)
• Flüssigsalzreaktor (Molten Salt Reactor, MSR)

Vor 2030 bis 2045 tut sich da aber bzgl. Realisierung überhaupt nichts, und der Laufwellenreaktor käme vermutlich erst lange danach.

Ob davon je mals was im großen Maßstab umgesetzt wird? Die Brutreaktoren dümpeln eher vor sich hin (siehe z.B. die Anlage in Japan, Ziel der Inebtriebnahme irgendwo bei 2050)...

Irgednwie werden dann doch eher (wenn überhaupt) die Klassiker wie der Siede- und der Druckwasserreaktor gebaut.

Ich kann mich erinnern, dass diese Ziele schon sehr lange bestehen, wirklich was draus geworden ist nie was.

Das wird sich zeigen. Die zurzeit in Bau befindlichen Druckwasserreaktoren in Finnland und Frankreich, aber auch die geplanten in Großbritannien, gehören allesamt zur dritten Generation - und von der ist wohl noch kein einziges am Netz. Die vierte Generation kommt naturgemäß später.

Der Laufwellenreaktor findet immer wieder seine Anhänger, z.B. Bill Gates, der Geld für die Forschung bereit gestellt hat. Wenn man aber bedenkt, dass die Idee auch schon wieder aus den 50er Jahren des letzten Jahrhunderts stammt und nach wie vor mit dem Etikett "theoretisch" daherkommt, ist mit einer Realisierung eher nicht zu rechnen, nicht kurz- oder mittelfristig, vielleicht sogar niemals. Der von mir oben erwähnte Flüssigsalzreaktor war übrigens, ebenfalls in den atombegeisterten 50er Jahren erdacht, als Flugzeugantrieb vorgesehen.

Flüssigsalzreaktoren werden auch immer wieder alle Jahre wieder hochgehypt. Meistens von der "Thorium" Lobby, die es immer als Energiequelle der Zukunft präsentiert.

Zwar produziert ein Thorium Reaktor weniger Atommüll, dafür strahlt dieser aber stärker und sorgt auch im Reaktor für eine stärkere Strahlenbelastung.

Aber allmählich werden wir offtopic.

Das sind wir wohl, aber wer glaubt schon daran, dass wir in absehbarer Zeit einen Fusionsantrieb haben werden? Selbst Fission ist da bereits Off-Topic.

Fissions-Beiträge aus dem Fussions-Thread hier zusammengelegt.

Ein interessanter Artikel bezüglich Kernfusion:

http://www.spiegel.de/wissenschaft/technik/kernfusion-physiker-feiern-zaehmung-der-heissen-gaswolke-a-1050349.html

Im groben geht es darum, das Wissenschaftler eine Fusion auf Basis von Wasserstoff und Bohr erzielt haben, was in drei Heliumkerne zerfällt die sehr effizient Spulen zur Erzeugung elektrischer Energie antreiben können.

Klingt äusserst interessant.

http://news.sciencemag.org/physics/2015/08/secretive-fusion-company-makes-reactor-breakthrough

Und dieser Artikel aus dem Jahr 1998 ist sicher auch interessant.  (Denn das Bor Konzept kam mir irgendwie bekannt vor.  )

http://www.wissenschaft.de/archiv/-/journal_content/56/12054/1620887/Fernziel-Kernfusion/

Edit: Der SPON Artikel hat übrigens ein trauriges Detail nicht berichtet.

http://news.uci.edu/press-releases/uci-nuclear-fusion-pioneer-norman-rostoker-dies-at-89/

Firmengründer Norman Rostoker ist Anfang des Jahres im Alter von 89 Jahren verstorben.

"USA: Plutonium-238-Probe für NASA produziert
Das Oak Ridge National Laboratory (ORNL) gab am 22. Dezember 2015 bekannt, dass man eine Probe von rund 50 Gramm Plutonium-238 produziert habe. Die Herstellung des Materials erfolgte im Rahmen eines maßgeblich von der US-amerikanischen Luft- und Raumfahrtagentur (NASA) finanzierten Programms zur Herstellung des Materials für Raumfahrtanwendungen."

Weiter im Portal mit einem Artikel von Thomas Weyrauch:
http://www.raumfahrer.net/news/raumfahrt/28122015122433.shtml

LG
Rücksturz

Hier gibt es eine sehr interessante Video-Collage zum Thema Flüssig Salz Reaktor:



Geschnitten und aufgemacht wie eine gute Doku. Allerdings auf englisch.

Interessant wäre dabei vlt -
- kann man bei zunehmender Erkenntnis diesen Reaktor stark verkleinern?
- enthält das hier erwähnte neu (!) erzeugte Plutonium ein Isotop, was für MTG geeignet ist ?

http://www.ingenieur.de/Fachbereiche/Kernenergie/Schneller-Brueter-in-Russland-laeuft-jetzt-voller-Leistung

Entschuldigung

Schnelle Brüter vernichten kein Plutonium, sondern erzeugen Plutonium für Atombomben.
Es gab im Westen - hier in Deutschland (Kalkar) - eine zivile Anwendung,
die lange vor Fertigstellung beendet wurde. Sie ist heute ein Industriedenkmal und Freizeitpark.
In Russland wird Plutonium durch schnelle Brüter nicht vernichtet - im Gegenteil.

Schnelle Brüter haben einen militärischen Auftrag. Und ein bischen kriegt die Raumfahrt ab.
Schnelle Brüter sind gut verstanden und werden optimal gebaut.
Große Brüter, mittlere Brüter und kleine Brüter.
Sie erzeugen aus Uran 238 durch Neutroneneinfang Plutnium 239,
der zum Bau von Atombomben notwendig ist.

Ich weiß nicht was ein MTG ist. Ich kenne nur RTG. RadioactiveThermalGenerator.
Radioaktiver Zerfall produziert Wärme. Mit dieser Wärme wird elektrische Energie erzeugt
(umgekehrter Seebeck-Effekt). Und es funktioniert gut. In zahlreichen Sonden.
(Voyager, Curiosity und viele mehr) Es geht um Leistungen im niedrigen Wattbereich.

Matjes

Schnelle Brüter vernichten kein Plutonium, sondern erzeugen Plutonium für Atombomben.

Das ist so pauschal nicht korrekt, sondern eine Frage des eingefüllten Brennstoffs und des sich daraus ergebenden Brutverhältnisse. Die russischen Reaktoren werden aktuell tatsächlich mit einem Brutverhältnis <1 betrieben, um Atomwaffen-Plutonium zu vernichten.

Was den Einsatz in RTGs betrifft: Ist nicht möglich, Brutreaktoren erzeugen Pu-239, RTGs benötigen Pu-238 mit sehr viel kürzerer Einsatzzeit.

Is ja toll. Rusland vernichtet Plutonium. Das finde ich gut.
Plutonium ist ein Teufelszeug. Wech damit.

Aha , das mit den Isotopen ist mir dann klar.
Natürlich meinte ich RTG, aber das kommt davon wenn man Elektronik zusammenlötet und zwischendurch im Forum postet  

Der Flüssig-Salz-Reaktor ist ein AKW, das mit geschmolzenem Salz als Lösungsmittel für den radioaktiven Brennstoff arbeitet. Ein Vorteil gegenüber den üblichen Druckwasserreaktoren ist, dass er bei Normaldruck arbeitet und ein sehr geringes Gefährdungspotential zeigt. Auf arte gab es vor ein paar Tagen ein (ich nenn es mal Reklame-)Video zu dieser Technologie, ist z.Z. noch in der Mediathek zu finden:

http://www.arte.tv/guide/de/050775-000-A/thorium-atomkraft-ohne-risiko?autoplay=1

Ein weiterer Vorteil dieserTechnologie ist die weltweit verfügbare Menge an Thorium.

Andererseits gibts natürlich immer Sichtweisen, die von Seiten der entsprechenden Industrie gepuscht werden.

Und der schwerste AKW-Unfall in Deutschland (der THTR-300 in Hamm) konnte die dabei abgegebene Menge an radioaktivem Material nur deswegen verbergen, weil kurz vor der Abgabe von hochradioaktiven Abgasen beim Reaktorbrand am 4.5.1986 die installierten Messgeräte im Abluftkamin wegen "Wartungsarbeiten" abgeschaltet wurden. Und in diesen Tagen die Tschernobyl-Wolke über Deutschland lag.

Und zum Thema nuklearer Flugzeugantrieb, der in den USA etwa 15 Jahre lang erforscht wurde (der basierte auf der Schmelzsalz-Technologie) gab es seitens der damals beteiligten Ingenieure eine vernichtende Kritik (s. arte-Video).


Robert

edit:

1. Das arte-Video wird am 10.10.2016 um 9:20 wiederholt (97 Min.)

2. Zum THTR-300:

https://de.wikipedia.org/wiki/THTR

3. Zum THTR-Störfall:

https://de.wikipedia.org/wiki/Kernkraftwerk_THTR-300#Emission_radioaktiver_Aerosole_am_4._Mai_1986_unmittelbar_nach_dem_Tschernobyl-Unfall

...
Auf arte gab es vor ein paar Tagen ein (ich nenn es mal Reklame-)Video zu dieser Technologie, ist z.Z. noch in der Mediathek zu finden:

http://www.arte.tv/guide/de/050775-000-A/thorium-atomkraft-ohne-risiko?autoplay=1
...

Witzig und peinlich in der Doku: Sie reden ständig von "Zellkernen" von Thorium, Plutonium und Uran ... Wer hat denn da synchronisiert? ... ok, eigentlich doch nur peinlich.

Und der schwerste AKW-Unfall in Deutschland (der THTR-300 in Hamm) konnte die dabei abgegebene Menge an radioaktivem Material nur deswegen verbergen, weil kurz vor der Abgabe von hochradioaktiven Abgasen beim Reaktorbrand am 4.5.1986 die installierten Messgeräte im Abluftkamin wegen "Wartungsarbeiten" abgeschaltet wurden. Und in diesen Tagen die Tschernobyl-Wolke über Deutschland lag.

2. Zum THTR-300:

https://de.wikipedia.org/wiki/THTR

3. Zum THTR-Störfall:

https://de.wikipedia.org/wiki/Kernkraftwerk_THTR-300#Emission_radioaktiver_Aerosole_am_4._Mai_1986_unmittelbar_nach_dem_Tschernobyl-Unfall

Der THTR-300 war aber kein eigentlicher Thorium-Reaktor, und erst recht keiner mit Flüssigsalz, der in der arte-Doku vorgestellt ("beworben") wurde.
Es handelte sich vielmehr um einen Kugelhaufenreaktor mit Graphit als Moderator und durch Helium gekühlt - eine ganz andere Technik...

Hallo R2-D2,

ja, ich hätte das besser trennen müssen. Ich bin nur von der Werbung für die Thorium-Technologie im erwähnten arte-Video, insbesondere der Sicherheit, auf den (vermutlich) größten Störfall in Deutschland gekommen. Dasselbe Element, eine andere Technik. Sorry.

Robert

... aber selbstverständlich ist es ein Thorium-Reaktor ( THTR = ThoriumHochTemperaturReaktor).