Lunares Helium-3 - eine wertvolle Ressource?

Anknüpfend an die Diskussion im 'In-Situ-Thread'

Dort wurde geschrieben:

In Hinblick auf die Energie möchte ich anmerken, das man reiche Helium-3 vorkommen auf dem Mond vermutet (kennt?). Helium-3 eignet sich besonders gut zur Energieerzeugung per Fusion.

Man hört und liest dieses Argument immer wieder in verschiedenen Variationen, besonders von Enthusiasten einer Besiedlung oder zumindest einer Industrie auf dem Mond. Das Argument geht ungefähr so: 'Wenn kontrollierte Kernfusion erst einmal möglich ist, wird das Helium-3 auf dem Mond zu einer wertvollen Ressource, die es für Regierungen und Unternehmen lohnend macht, im großen Maßstab Infrastruktur auf dem Mond zu errichten.' Bis hin zu lunaren Weltraumliften und dergleichen.

Mich hat dieses Argument nie ganz überzeugt und zwar aus folgenden Gründen:

Zwar kann man Helium-3 für Fusionsreaktionen benutzen. Man muss es aber nicht. Es gibt genügend Reaktortypen, die kein Helium-3 benötigen oder die mit Helium-3 gar nicht funktionieren würden. Gerade die ersten Fusionsreaktoren, wenn sie denn dann irgendwann mal entwickelt sind, werden mit Helium-3 so ihre Probleme haben, da die notwendige Fusionstemperatur für Helium-3-Deuterium-Reaktionen höher ist, als für Deuterium-Tritium-Reaktionen.

Daraus folgt, dass selbst wenn Fusionsreaktoren irgendwann ans Netz gehen, diese zumindest in der ersten Generation ohne Helium-3 arbeiten (müssen) und es somit noch einige Jahrzehnte mehr brauchen würden, bis ein Helium-3 Reaktor in Dienst gestellt werden kann.

Auf Wikipedia wird Helium-3 als Fusionsbrennstoff der 'zweiten Generation' beschrieben. Aus der Tabelle dort kann man Ablesen, dass bei einer He3-D-Reaktion gerade mal rund 0,8 MeV mehr frei werden, als bei D-T-Reaktionen. Ob dieser kleine Unterschied den größeren Einsatz von Pumpenergie (auf Grund der notwendigen höheren Temperatur) wettmacht?

Ich kenne mich mit der ganzen Materie nicht wirklich gut aus, und würde mich daher freuen, wenn ihr mir mal klarmachen könntet, warum Helium-3 so wertvoll für Fusionsreaktoren ist, dass eine lunare Extraktionsoperation sinnvoll wäre. Konkret: Was ist der Vorteil von Helium-3 als Fusionsbrennstoff gegenüber Deuterium/Tritium?

`http://en.wikipedia.org/wiki/Helium-3#Fusion_reactions

So richtig weiß ich es nicht. Trotzdem trau ich mich.

Tritium ist als Zünder von Fusionsbomben sehr beliebt und bei großen Bomben auch nötig. Damit die nötige Energie für die Fusion bereitgetsellt wird, werden schnelle Neutronen zur Beschleunigung der Reaktion durch den Zerfall des Tritium freigesetzt. Kurz, ich zünde eine spezielle Spaltungsbombe (mit Tritium), damit eine Kern-Fusion in Gang gesetzt wird. Diese Zündart ist gut erforscht.

Alle anderen von Menschen verursachten Zündarten einer Fusionsreaktion haben noch nicht funktioniert. Brauchen wir Kernfusion? Na klar. also Interesse voll da.

Die Reaktion sieht also so aus, daß man 2 Neutronen und zwei Protonen irgendwie zusammenbaut. Sch..es scheint einfacher, ein einzelnes Proton in ein bereits fertiges He-3 zu ballern, damit dadurch He-4 zu erreichen. He-3 plus Proton ist He-4 (stabil - Ende der Reaktion erreicht). Leider sind dabei höhere Temperaturen nötig, als wir heute - na ja. Traurig, traurig, traurig.

Trösten wir uns damit, daß alle anderen Reaktionen auch nicht besser sind. Deuterium plus Deuterium ist auch möglich. oder Deterium plus Tritium minus 1 Neutron. Alles ergibt Helium.

Matjes

Hallo,

das Thema gibts schon in diversen anderen Threads, u.a. hier:

https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=4671.msg84697#msg84697

Im grossen und ganzen ist He-3 nur eine PR Geschichte.

Hallo,
das Thema gibts schon in diversen anderen Threads, u.a. hier:
https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=4671.msg84697#msg84697
Im grossen und ganzen ist He-3 nur eine PR Geschichte.

Ok,danke Martin. Dann hätten wir das ja geklärt!

Hätt ich vielleicht keinen neuen Thread für aufmachen müssen...

Auf der Erde soll es nur ca. 5 kg natürlich entstandenes Tritium geben.

Es ist daher schwer zu extrahieren.

He3 am Mond ist anscheinend lohnensweter abzubauen.

Man kann sich tritium auch erbrüten, dazu braucht man aber Fission und einigen technischen Aufwand...

Auf der Erde soll es nur ca. 5 kg natürlich entstandenes Tritium geben.

Quelle?

Man kann sich tritium auch erbrüten, dazu braucht man aber Fission und einigen technischen Aufwand...

Nein, braucht man nicht. Bei der DT Fusion werden Neutronen frei, welche Tritium in Blankets im Reaktor erbrueten koennen. Das heisst ein DT Rekator stellt seinen eigenen Brennstoff her. Lithium dafuer gibt es auf der Erde genug.

Bei den 5 kg Naturtriutium bin ich mir nicht sicher, kann aber durchaus stimmen. Das Isotop wird durch natuerliche Prozesse wie C14 staendig erzeugt, zerfaellt aber durch seine kurze halbwertszeit schnell wieder. Groessenordnungmaessig wuerde das im Bereich von Naturplutonium (Erdinventar etwa 50 bis 100 kg) und C14 (50 bis 100 t) liegen. Allerdings gibt es auch keinerlei Plaene fuer die Gewinnung dieses Isotops aus natuerlichen Vorkommen, man braucht es auch nicht.

Martin

Die Kernfusion ist im Vergleich zu der Alternative auf Deuterium/Tritium-Basis mit 3He weniger radioaktiv, verlangt aber höhere Temperaturen.

Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Helium#3He_und_4He

Weniger radioaktiver Abfall finde ich eine gute Sache!  

He3 am Mond ist anscheinend lohnensweter abzubauen.

Hallo,

der Sonnenwind hat die alleroberste Schicht des Mondregolits mit He3 angereichert. Man stelle sich das auf der Erde vor und überlege sich den Abbau. Wer hat Erdtagebau schon einmal praktisch erlebt? Was geht alles kaput? Was funktioniert nur einfach nicht? Dann projeziert man das auf die Mondoberfläche. Doch eher unwahrscheinlich?

Wie wäre es mit folgender Alternative? Rund um den Äquatorgürtel unserer Erde ausgedehnte Solarkraftwerke die miteinander verbunden sind? OK, dann bräuchte es einen internationalen Konsens. Noch unwahrscheinlicher? 

Moin,

hesaenger schrieb:

Wie wäre es mit folgender Alternative? Rund um den Äquatorgürtel unserer Erde ausgedehnte Solarkraftwerke die miteinander verbunden sind? OK, dann bräuchte es einen internationalen Konsens.

Ist eigentlich utopisch diese Überlegung.

Die Vernichtung von Millionen km² Regenwald steht dem gegenüber und wie soll die dann gewonnene Energie in die derzeitigen Industrieländer transportiert werden?

Jerry

Hallo,

zwischen den Wendekreisen gibt es doch genügend Wüste. Das muss nichts mit dm Regenwald zu tun haben. Energie lässt sich auch auf verschiedene Weise übertragen oder als Wasserstoff speichern. Aber ich bin auf die Gegenvorschläge neugierig. Woher kommt der Strom wenn Oil und Uran zu neige gehen? Irgend ein "utopisches" Thema müssen wir dann wohl angreifen.

Moin,

Irgend ein "utopisches" Thema müssen wir dann wohl angreifen.

Da gebe ich Dir recht, aber das betrifft nicht nur Öl und Uran; denn wenn ich jetzt lese, dass Hybridmotoren der letzte Renner sind, dann muss ich hinterfragen und dies nur an einem weiteren Beispiel, woher soll das viel benötigte Lithium herkommen, dass für die Batterien in Hybridmotoren benötigt wird (der FS-Bericht war äusserst interessant).

Also werden wir wohl doch Helium-3 auf dem Mond gewinnen müssen.

Jerry

Also werden wir wohl doch Helium-3 auf dem Mond gewinnen müssen.

Jerry

Hallo,

He3 auf dem Mond, Kraftwerke im Orbit, das sind Dinge die der Raumfahrt das Genick brechen können. Damit wird nämlich auch das unglaubwürdig was funktionieren könnte. Wer will bei der Diskussion denn Unterscheiden können was geht und was nicht? Wenn wir jetzt eine Podiumsdiskussion über die Zukunft der Raumfahrt organisieren müssten. Wieviele Leute aus Deutschland kämen dafür in Frage die Sache der Raumfahrt glaubwürdig zu vertreten? Die Luft ist dünn geworden.

Moin,

leider sind wir aber irgendwann in Zugzwang und wenn wir bis dahin nicht langfristig Planung betreiben, dann wird es wohl schon zu spät sein; denn nur auf Hilfe *von oben* zu bauen ist ja wohl sinnlos.

Aber die Ziele die wir uns stecken müssen, sollten nicht zu utopisch sein; sie sollten also umsetzbar sein. Wobei ich mich wegen des Begriffes *utopisch* wohl falsch ausgedrückt habe; denn nehmen wir das uralte Beispiel: Vor 200 Jahren konnte sich wohl kaum einer vorstellen, dass wir mal ohne eigene Kraft fahren oder fliegen können und jetzt? Da ist das ja wohl normal.

Ich schätze mal, dass wir auch in Sachen *Zukunftsenergie* bald einen Quantensprung erleben werden; dazu gehört auch Helium-3 vom Mond.

Jerry

Hallo,

das ist im Prinzip richtig. Alleine haben "Quantensprünge" die Eigenschaft, dass man vorher nicht weiß wo der Durchbruch kommt. An das Thema He3 aber muss man wirklich nur einen Ingenieur mit Erfahrung im Bergtagebau setzten. Der muss dann ausrechnen was er zur Gewinnung braucht, an Material, an Unterhalt u.s.w. Die Liste dann bitte an die nächste Raumfahrtagentur! Ich hoffe wirklich, dass der nächste "Quantensprung" woanders passiert. 

Wie wäre es mit folgender Alternative? Rund um den Äquatorgürtel unserer Erde ausgedehnte Solarkraftwerke die miteinander verbunden sind? OK, dann bräuchte es einen internationalen Konsens. Noch unwahrscheinlicher?

Gar nicht so utopisch. So etwas ist schon seid einigiger Zeit in Planung -okay nicht Weltumspannend aber immerhin Kontinent übergreifend. Das ganze nennt sich TREC und plant ein Energie Netzwerk von Nordafrika bis Nordeuropa. Wobei alle örtlich verfügbaren Energiequellen integriert sind - also z.b.Windenergie von der Nordsee, geothermische Energie aus der Türkei, Wasser(Speicher)-Werke in den Alpen und Solarenergie aus Nordafrika. Es ist also eher ein Masterplan zur Integration als der Aufbau etwas ganz neuem - wobei man natürlich das Stronetzwerk signifikant erweitern müsste. Ich gebe diesem Plan einige Chancen...

Mehr Infos: http://www.streitschrift.net/2008/08/trec-trans-mediterranean-renewable-energy-cooperation/

Ganz allgemein mag ich anmerken, das in dem Thread gar zu viel durch einander geworfen und übertrieben wird. Als ich meine Bemerkung zum He3 gemacht habe, habe ich jedenfalls nicht an einen irgendwie gearteten Import auf die Erde gedacht.

Ganz allgemein mag ich anmerken, das in dem Thread gar zu viel durch einander geworfen und übertrieben wird. Als ich meine Bemerkung zum He3 gemacht habe, habe ich jedenfalls nicht an einen irgendwie gearteten Import auf die Erde gedacht.

Hallo,

also in Situ für ein Mondkraftwerk oder einen nuklearen Raumschiffantrieb? Der Mond ist als Basis für interplanetare oder interstellare Raumfahrt die beste Lösung und das muss jetzt kein Widerspruch zu Mars Direkt sein. Wenn man dann vor Ort Antimaterie gewinnen könnte wäre es das. Hoffentlich fällt uns nicht vorher der Himmel auf den Kopf - um einen französischen Freund zu zitieren.

Stimmt, auf dem Mond sollte man die Resourcen benützen.

Für Antriebe wäre das He3 wohl bestens geeignet... Denn für das wenige Wasser hat man wohl bessere Verwendungszweke als es in den Raum zu blasen...

Hoffen wir auf einen bald funktionsfähigen Reaktor...

Der Mond ist als Basis für interplanetare oder interstellare Raumfahrt die beste Lösung und das muss jetzt kein Widerspruch zu Mars Direkt sein

Du meinst als virtuelle Basis, wo man techniken ausprobiert, aber keine Landung, etc.....

Neulich gefällt mir Mars direct wieder besser:
Mit heutiger Technik, billig, Ressourcen vor Ort nützbar, Leben wie die einheimischen.

Hätte Kolumbus auf die Erfindung des Dampfschiffes gewartet oder auf die Boeing 747, dann hätte er wohl ziemlich lange gewartet. Vermutlich würde er heute noch dort stehen...
Eiserne Manneskraft plus Schiffe aus Holz, nicht umgekehrt...

Die Besiedelung Amerikas hat die schnellere und Wetter-unabhängige Überfahrt erst notwendig gemacht. Vielleicht würden wir noch heute ohne Dampfschiff dastehen, denn für den Weg nach England, der auch mit Segeln relativ schnell zu bewerkstelligen ist, hätte man sowas nicht gebraucht...

@Lunatic,

ich habe deinen Beitrag entfernt. Ich hatte das dir gegenüber angekündigt und erläutert, aber du hast auch diesmal nicht auf die PNs reagiert.