Nukleare Stromerzeugung

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Offline EM

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Nukleare Stromerzeugung
« am: 26. November 2005, 17:48:27 »
Ich bin der Überzeugung, dass nukleare Stromerzeugung im All eine Schlüsseltechnologie ist, die es zu beherrschen gilt. Photovoltaische Stromproduktion kann nicht überall angewandt werden:

Bei einer künftigen Mondbasis ist es (abgesehen von Bergspitzen an den Polen) jeweils einen halben Monat dunkel. Eine Treibstoffproduktion vor Ort (z.B. auf dem Mars), die längerfristig betrachtet immense Vorteile bieten würde und ebenfalls eine Schlüsseltechnologie darstellt, erfordert z.B. beim Mars-Direkt-Konzept einen Kernreaktor mit 100 Kilowatt Leistung. Auch künftige leistungsfähige elektrische Antriebe wären froh um mehr Power.

Ein solcher Reaktor müsste sicher folgende Anforderungen erfüllen: leichte Bauweise, guter Strahlenschutz (bei bemannten Missionen), Inbetriebnahme erst im All und damit technische Schutzmassnahmen in der Startphase.

Ich denke, für Leistungen im Bereich von 100 KW genügen die Isotopenbatterien nicht, es braucht effektive Reaktoren. Die USA wollen, dass die Japaner für künftige Mondstationen Reaktoren bauen. Wer weiss Näheres? Wie sollte ein solcher Reaktor aussehen?

Es soll hier eine technische Diskussion stattfinden und nicht Pro und Contra Atomenergie.

admin

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Re: Nukleare Stromerzeugung
« Antwort #1 am: 26. November 2005, 18:13:55 »
RTGs bringen wohl sicherlich keine ausreichende Leistung (im Bereich von mehreren hundert KW...). Und Solarenergie ist für viele Anwendungen nicht verfügbar oder nicht leistungsstark genug - ergo führt um die Nuklearenergie in der Raumfahrt kein Weg herum.
Soweit ich weiß gab es in den 60er Jahren bei der NASA Versuche im Rahmen von NERVA - leider wurde das eingestellt. Vor einiger Zeit wurde mit Prometheus ein weiteres Program gestartet. Hat jemand eine Ahnung, wie es damit vorangeht?



H.J.Kemm

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Re: Nukleare Stromerzeugung
« Antwort #2 am: 27. November 2005, 06:20:45 »
Moin David,

das ist richtig, NERVA wurde 1972 eingestellt und dafür kam TIMBERWIND, aber auch nur für die Entwicklungsphase, dann wurde das Projekt gestoppt.

Es ist schon auffallend, dass Russland und auch die USA in dieser Sparte nach ~ Mitte der 90er Jahre keine weiteren ernsthaften Schritte zur Entwicklung mehr gemacht haben.


Jerry
« Letzte Änderung: 27. November 2005, 06:21:46 von H.J.Kemm »

Gero_Schmidt

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Re: Nukleare Stromerzeugung
« Antwort #3 am: 27. November 2005, 15:30:20 »
@David

Von Prometheus ist leider nicht mehr viel übrig. JIMO und die Entwicklung nuklear-elektrischer Antribe wurde eingestellt und auch die Entwicklung von Kernreaktoren und besserer RTGs für den Einsatz im Weltraum läuft nur noch auf Sparflamme. Begründung: Die Technologie wird erst um 2020 (für eine Mondbasis) wirklich gebraucht, andere Projekte (vor allem das CEV) haben Priorität. Ist vermutlich die richtige Entscheidung, das Geld reicht einfach nicht für alles und das CEV ist tatsächlich eindeutig wichtiger.

admin

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Re: Nukleare Stromerzeugung
« Antwort #4 am: 27. November 2005, 15:38:40 »
Hi Gero

Die NASA hat eine Website zum Thema: http://exploration.nasa.gov/programs/prometheus/
Laut der Website wollen sie 2006 eine Studie (PEIS) vorlegen, ob es mit dem Projekt weitergehen soll.

Woher hast du die Info, dass die Entwicklung von nuklear-elektrischen Antrieben eingestellt wurde?

Angesichts des knappen Etats scheint es aber wirklich kaum eine Chance auf schnellen Fortschritt zu geben. Ich stimme dir da zu: das CEV ist momentan wesentlich wichtiger. Daher sollte man auch beim Shuttle drastisch kürzen...

Grüße,

David

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Offline EM

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Re: Nukleare Stromerzeugung
« Antwort #5 am: 27. November 2005, 16:51:49 »
Es ist schade, wenn diese Forschung aufgegeben würde. Zitat Zubrin, Mars-Direkt: Wenn wir die Atomkraft im Weltraum aufgeben, geben wir eine ganze Welt auf.

Allenfalls wird diese Forschung gemäss Angaben von Gero Schmidt nur hinausgeschoben, um ab 2020 wieder aufgegriffen zu werden, was angesichts der begrenzten Mittel vermutlich richtig sei.

Im Forum wurde verschiedentlich diskutiert, dass Europa immer nur bereits Getanes nachvollziehen wolle (Beispiel Diskussion eigene Mondflüge). Wäre es nicht erst recht sinnvoll, wenn andere (die USA) diese Technik wegen Geldmangels momentan hinausschieben, dass Europa sich in diesem Bereich anstrengt und sich eine eigene Kompetenz in dieser künftigen Schlüsseltechnologie erarbeitet. Damit würde sich Europa eine gute wirtschaftliche Ausgangslage schaffen, wenn in 10 Jahren die Projekte kommen.

Wegen überall knapper Finanzen müsste auch nicht die ESA alle Entwicklungskosten tragen. Die ESA bestellt zur Initialisierung dieser Technik z.B. einen Reaktor mit 100 KW el. Leistung, Gewicht 4 Tonnen (Angaben gemäss Unternehmen Mars, S. 285) als Teil einer Mars-Sample-Return mit Treibstoffproduktion vor Ort (oder für einen leistungsfähigen el. Antrieb zur Erforschung des äusseren Sonnensystems). Den Forschungsaufwand für die Stromerzeugung muss ein privates Unternehmen erbringen. Diese Firma dürfte  den ganzen Forschungsaufwand nicht einem einzigen Projekt überwälzen, da sie mit weitern Aufträgen rechnen könnte. Dies könnte auch für die Nuklearindustrie interessant sein, da sie sich damit einen neuen Markt erschliessen könnten.

Gero_Schmidt

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Re: Nukleare Stromerzeugung
« Antwort #6 am: 27. November 2005, 19:03:35 »
@David

Das war in mehreren Berichten zu lesen, die beste Quelle ist wohl dieses NASA-Schreiben:


Prior to the completion of the ESAS study, NASA was planning to restructure the Prometheus Nuclear Systems and Technology (PNS&T) program to prioritize NASA's nuclear technology development efforts to provide power on the surface of the Moon for a lunar outpost. ESAS results indicate that, given resource constraints, surface nuclear power systems to support potential long-duration stays on the Moon will not be required until after 2018. Nuclear propulsion will not be required until planning for Mars missions begins in earnest. The result of the findings is a total reformulation in the nuclear program, deferring all work until it is needed, yielding $76 million in FY 2006 to accelerate development of CEV and CLV.

Funding at these lower levels also assumed that remaining JIMO project activity was concluded at the Phase A Project Mission Systems Review milestone and that support for Prometheus by the DOE’s Office of Naval Reactors will not continue. NASA has contacted the Office of Naval Reactors to initiate planning for termination actions on activities covered by the Memorandum of Understanding between NASA and DOE (National Nuclear Security Administration-Naval Reactors) regarding Civilian Space Nuclear Reactors. The bulk of the remaining FY 2005 and projected FY 2006 funds for this activity will be spent on termination costs.

NASA will continue a low level of funding of approximately $10 million a year for key, high-priority, nuclear system R&T issues, with longer-term plans to increase funding in the future, as the need for long duration lunar and Mars applications approaches.



http://www.spaceref.com/news/viewsr.html?pid=18512

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Offline EM

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Re: Nukleare Stromerzeugung
« Antwort #7 am: 02. Dezember 2005, 21:13:24 »
Ein Reaktor kann Wärme, Strom und Schub erzeugen. Die Projekte, die direkt mit dem Reaktor Schub erzeugten, wie Nerva, wurden eingestellt. Bei Prometheus hätte ein Reaktor Strom erzeugt für einen elektrischen Antrieb.

Weiss jemand wie ein solcher Reaktor aufgebaut gewesen wäre, welcher Typ, Brennstoff?

Übrigens: Könnte man die unter http://www.raumfahrer.net/raumfahrt/bemannt/schild.shtml vorgetellte Technik auch für die Abschirmung eines Reaktors und Strahlenschutz in einem Raumschiff gebrauchen?

Martin

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Re: Nukleare Stromerzeugung
« Antwort #8 am: 02. Dezember 2005, 21:24:55 »
Hallo,

mal hier schauen: http://www.world-nuclear.org/info/inf82.htm

Da steht sehr viel über das Thema.

Martin

Martin

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Re: Nukleare Stromerzeugung
« Antwort #9 am: 06. Januar 2006, 20:23:07 »
Ich weiß nicht, ob der Link schonmal gesendet wurde, aber der ist so gut, also sicherheitshalber nochmal: http://www.bernd-leitenberger.de/cassini-rtg.html

Gerade in Hinblick auf Pluto New Horizons interessant.

Martin

deep7

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Re: Nukleare Stromerzeugung
« Antwort #10 am: 06. Januar 2006, 23:24:29 »
Danke für den Link! Der Artikel ist echt interessant, und vllt. würden sich durch letzteren auch die Grünen umstimmen lassen, die sich hier zur Raumfahrtpolitik geäußert haben. Hier die Äußerungen der Grünen zur Plutoniumgeschichte:
Zitat
Die Grundlagenforschung für die Stillung des menschlichen Wissensdurstes gibt wichtige Rückschlüsse auf die Stellung des Menschen im Universum. Spannende Fragen stellen sich bei der Erkundung des Planetensystems und beim Blick in die Tiefen des Alls. Besonders positive Beispiele astronomischer Grundlagenforschung sind das Weltraumteleskop Hubble und der Röntgensatelliten Abraxis. Allerdings ist bei der Stillegung dieses Wissensdurstes darauf zu achten, daß wir das Leben hier auf der Erde nicht gefährden. Ein besonders negatives Beispiel, das die alte Bundesregierung mitzuverantworten hat, ist die Verwendung von Plutonium in Raumsonden. Cassini wird im August beim Swing by-Manöver um die Erde das Leben auf unserem Planeten gefährden. Die bestehende Gefahr einer radioaktiven Verseuchung legt den Gedanken nahe, die Sonde besser in die Sonne umzuleiten als ein großes Risiko einzugehen. Es war schon unverantwortlich die Sonde zu bauen und zu starten. Entweder hätte die alte Bundesregierung auf Alternativantriebe setzen sollen oder solange warten müssen, bis adäquate Antriebe zur Verfügung stehen. Der Saturn wäre nicht weggelaufen. Wir hätten uns über seine Erkundung auch 5 oder 10 Jahre später noch freuen können. Die unbegründete Eile kann das große Risiko nie und nimmer rechtfertigen.
« Letzte Änderung: 06. Januar 2006, 23:27:49 von deep7 »

deep7

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Re: Nukleare Stromerzeugung
« Antwort #11 am: 17. Januar 2006, 19:36:32 »
Anlässlich des Starts der "New Horizons Mission" gab es wieder die gewohnten Proteste, die auf das Gefahrenpotenzial des Plutonium an Bord von der Sonde aufmerksam machen wollen.

Spon berichtet!

Nachdem ich jedoch den in diesem Thread genannten Artikel mal durchgelesen habe, denke ich, die Proteste waren erneut nahezu unbegründet.
« Letzte Änderung: 17. Januar 2006, 19:39:08 von deep7 »

Martin

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Re: Nukleare Stromerzeugung
« Antwort #12 am: 17. Januar 2006, 20:01:58 »
In einer Sendung von N24 heute stand, die Sonde hätte einen Plutoniumreaktor zur Energieversorgung an Bord. Dabei hatten die Extra ihren Raumfahrtexperten rausgekramt. Aber wenigsten berichten die überhaupt.

Martin

bass(Guest)

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Re: Nukleare Stromerzeugung
« Antwort #13 am: 18. Januar 2006, 16:43:14 »
Ich bin gegen den weiteren Ausbau der Atomkraft hier auf der Erde. Schon aus wirtschaftlichen Erwägungen ist das keine Technologie um in Zukunft grössere Energiemengen zu erzeugen. Und zu gefährlich ist es auch, da ein wirklich sicherer Reaktor zu teuer wäre. Trotzdem verstehe ich nicht was man gegen Atomgetriebene Raumsonden einzuwenden hat. Ich glaube da gibt es Menschen die auf bestimmte Reizwörter reagieren. Einer sagt Plutonium und schon springen die kreischend in der Gegend herum. Anders ausgedrückt: Wenn einer Atomkraftgegner ist, nicht weil er verstanden hat worum es geht und das für unvernünftig hält, sondern weil er meint, dass ihm das gut steht und er sich gerne als Ökorebell sieht, dann find ich das einfach nur blöd.
Man sollte schon von Fall zu fall unterscheiden, ob etwas machbar und vertretbar ist.
Wer alles was mit Atom- anfängt gleich als Teufelswerk erklärt, der gerät in eine Linie mit den Leuten die früher Hexen verbrannt haben.
Wäre mir NewHorizon in den Garten gestürzt, hätte ich mehr Angst vor dem Hydrazin. Und scharfkantigen Trümmerteile können ja auch gefährlich sein, oder? Wieviele Städte kann man den mit so einer Sonde verseuchen? Ich weiss es nicht, aber ich glaube mehr als ein Häuserblock ist nicht drin.

deep7

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Re: Nukleare Stromerzeugung
« Antwort #14 am: 18. Januar 2006, 16:50:08 »
Zitat
Ich bin gegen den weiteren Ausbau der Atomkraft hier auf der Erde. Schon aus wirtschaftlichen Erwägungen ist das keine Technologie um in Zukunft grössere Energiemengen zu erzeugen. Und zu gefährlich ist es auch, da ein wirklich sicherer Reaktor zu teuer wäre. Trotzdem verstehe ich nicht was man gegen Atomgetriebene Raumsonden einzuwenden hat. Ich glaube da gibt es Menschen die auf bestimmte Reizwörter reagieren. Einer sagt Plutonium und schon springen die kreischend in der Gegend herum. Anders ausgedrückt: Wenn einer Atomkraftgegner ist, nicht weil er verstanden hat worum es geht und das für unvernünftig hält, sondern weil er meint, dass ihm das gut steht und er sich gerne als Ökorebell sieht, dann find ich das einfach nur blöd.
Man sollte schon von Fall zu fall unterscheiden, ob etwas machbar und vertretbar ist.
Etwas arg OT, aber ich finde, das kann man auch gut mit den Jugendlichen vergleichen, die mit Che Guevera Shirts rumrennen und auf zahlreiche Demos gehen, ohne zu wissen, worum es dort überhaupt geht. Jene Leute mache wahrscheinlich die Hälfte der Wählerstimmen der Linken.PDS aus..., kein Wunder, dass letztere das Alter zur Wahlberechtigung auf 16 Jahre senken will.

bass(Guest)

  • Gast
Re: Nukleare Stromerzeugung
« Antwort #15 am: 18. Januar 2006, 17:08:08 »
Das gibts natürlich überall. Ich meine auch hier schon mal bei jemandem rausgehört zu haben, dass er da Weltraumbegeistert, Sympathien für die NASA empfindet, deswegen für die USA, deswegen für Georg Bush, deswegen für den Irak Krieg...........
Mir sind Menschen lieber, die bei jeder Mission, Intervention, Ideologie oder sonstwas jedesmal aufs Neue, mittels Nachdenken zu einer Einstellung finden. Solche Endlosverknüpfungen wie oben beschrieben finde ich dumm.
Nebenbei gefragt: Was heisst OT. Ich kenne O-Ton (Originalton). Macht hier aber keinen Sinn.

Speedator

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Re: Nukleare Stromerzeugung
« Antwort #16 am: 18. Januar 2006, 17:28:20 »
OT heisst offtopic, sprich am Thema vorbei.
Persönlich finde ich z.B. auch die kernkraftgetriebene Stromerzeugung fürwesentlich besser, als noch mehr Kohle und Ölkraftwerke zu bauen, die ökologisch auch völlig daneben sind, oder nur auf Windkraft etc. zu bauen, wobei da immer auch ein Kohlekraftwerk auf vollen Touren laufen muss um dortige Stromausfälle bei wenig Wind ausgleichen zu können ;).

Um mal wieder T zu werden. Man sollte wirklich nicht wirklich auch immer ein wenig überlegen, ob hinter solchen Protesten auch ein wenig Wahrheit steckt. Schließlich darf Raumfahrt nicht als unantastbares Überwesen darstehen.

Wenn es wirklich einen Defekt gibt und sich die Teilchen über die Region verteilen sollten, ist das wahrlich nicht banal zu finden.

Und auch wenn einen das garnicht scherrt, sollte man beachten, dass da auch ordentliche Kosten(0,241-1,3 Mrd.) Kosten auf die NASA zukämen, was dem passionierten Raumfahrer sicherlich ein wenig aufstößt. Und der Imageschaden durch so ein Ereigniss wäre sicherlich enorm.

Ich will damit nur sagen, dass man immer versuchen sollte abzuwägen und nicht einfach Andersdenkende zu verdammen.

neo(Guest)

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Re: Nukleare Stromerzeugung
« Antwort #17 am: 19. Januar 2006, 07:42:05 »
danke speedator.
natürlich muss man die ängste von menschen respektieren und alles für die sicherheit tun.

ich schließe mich da bass ein wenig an und finde, ein ausbau und eine langfristige nutzung der kernenergie halte ich für inakzeptabel auf der erde. rtg´s für den sondenbetrieb (langzeitmissionen) halte ich dagegen für unablässlich und dringend notwendig. allerdings sind die rtg´s "arschteuer" und das plutonium 238 muss von russland eingekauft werden.

@deep7
die absenkung des alters auf 16 Jahren zum wählen forderten schon seit 10 jahren die jusos der spd.  ist also keine erfindung der pds. (ich halte es für richtig)

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Offline EM

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Re: Nukleare Stromerzeugung
« Antwort #18 am: 22. Januar 2006, 17:38:05 »
Ich glaube, wir haben hier schon recht weitgehend eine Übereinstimmung, dass Nuklearenergie für die Erforschung des Weltraums notwendig ist.
Um die künftigen Anforderungen  bei Einsätzen ausserhalb der Erdatmosphäre bewältigen zu können (z.B. höheren Schub bei elektrischen Antrieben) genügen die RTG meiner Meinung nach nicht und wir brauchen auch richtige Reaktoren, wie sie in U-Booten zum Einsatz kommen. Deutschland ist recht stark bei Ionenantrieben. Wäre da nicht ein Lehrstuhl oder Institut für nukleare Energieerzeugung für Weltraumanwendungen eine logische und zukunftsgerichtete Strategie. Dort könnten für die verschiedenen Leistungsbereiche Lösungen erarbeitet werden. Ebenfalls könnten dort Sicherheitstechniken entwickelt werden, um die Ängste vieler Menschen ernst zu nehmen (z.B. Entwicklung von absturzsicheren Behältern für radioaktive Stoffe, etc.).

ILBUS

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Re: Nukleare Stromerzeugung
« Antwort #19 am: 22. Januar 2006, 19:26:31 »
Gibts es doch schon bereits oder? In Stuttgard. Hier gucken

http://www.irs.uni-stuttgart.de/RESEARCH/EL_PROP/ION/d_ion.html

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Offline EM

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Re: Nukleare Stromerzeugung
« Antwort #20 am: 23. Januar 2006, 19:49:39 »
Betrifft dies nicht nur die elektrischen Antriebe? Ich habe an ein Insitut gedacht, das sich mit der nuklearen Energieerzeugung an sich (in verschiedenen Leistungsbereichen) befasst. Eine solche Stromquelle liefert dann die Energie z.B. für den elektrischen Antrieb als eine Verwendungsmöglichkeit.

ILBUS

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Re: Nukleare Stromerzeugung
« Antwort #21 am: 23. Januar 2006, 20:25:27 »
Ups, klar...irgendwie habe ich die Anfrage so verstanden gehabt, als ob es um die Antriebe ginge. Danke EM.

urfin

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Re: Nukleare Stromerzeugung
« Antwort #22 am: 23. Januar 2006, 23:26:56 »
Ein recht großes Problem sind die thermoelektrischen Wandler an den Radioisotopengeneratoren, da deren Wirkungsgrad außerordentlich gering ist. Das gleiche Problem liegt auch bei den Kernreaktoren vor, da man die thermische Energie in elektrische umwandeln muss. Dazu wäre eine Dampfturbine und ein Generator notwendig. Diese Zusatzmassen lohnen sich derzeit meiner Meinung nach nur bei stationärem Einsatz z. B.  in einer Mondstation.
Also sobald man den Wirkungsgrad verbessert bekommt man auch mehr Leistung und produziert nicht nur (fast) unnütze Strahlungswärme.

urfin

  • Gast
Re: Nukleare Stromerzeugung
« Antwort #23 am: 23. Januar 2006, 23:29:39 »
Ganz vergessen, bei uns an der Uni (Tu-Dresden) gibts ne Vorlesung für Energiesysteme von Raumfahrzeugen.  http://www.tu-dresden.de/mw/ilr/space

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Offline EM

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Re: Nukleare Stromerzeugung
« Antwort #24 am: 24. Januar 2006, 19:40:16 »
Danke urfin für den Hinweis und den interessanten Einblick in das Studium der Raumfahrttechnik.
Ich denke, wenn man sich voll auf das Ziel konzentriert, ist es möglich, den Wirkungsgrad weiter zu verbessern. Auch leichtere Stromerzeugungsanlagen  sind sicherlich machbar. Wenn dies gelingt, liegen plötzlich ganz neue Techniken in Reichweite, unter denen mir persönlich der VASMIR-Antrieb am besten gefällt (Flugzeit zum Mars drei Monate, http://www.raumfahrer.net/raumfahrt/raketen/vasmir.shtml.)
Deshalb ist die weitere Forschung und ein Lehrstuhl in diesem Bereich für alle Weltraumanwendungen äusserst wichtig, damit wir dereinst diese neuen Technologien erreichen können.