Strontium 90 – eine Alternative zu Plutonium 238?

Loading

Auf den heutigen Artikel komme ich durch folgende Schlagzeile bei Spacenews: Zeno to recycle decades-old radioactive material to fuel its radioisotope power systems. Ich dachte zuerst, es ginge um das Aufarbeiten alten Plutoniums 238 für neue RTG, aber es geht um Strontium 90. Es soll eine Alternative zu Plutonium 238 sein. Die RTG aus diesem Isotop waren noch nie billig. Perseverance und Curiosity waren die beiden letzten Missionen die RTG einsetzen. Jeder der MMRTG hat 3,5 Kilogramm Plutonium als Energiequelle und kostet 36 Millionen Dollar. Neben den Kosten gibt es eine zweite Einschränkung: die Kapazität zur Produktion ist recht klein, die USA können weniger als 10 kg pro Jahr produzieren. Das liegt an der Produktion.

Das Element Plutonium entsteht als Abfallprodukt in Kernreaktoren. Uran fängt dabei Neutronen aus dem Zerfall anderer Urankerne auf und diese zerfallen in Protonen und Elektronen. Als Folge nimmt der Plutoniumanteil in den Brennstäben zu. Dies ist ein angenehmer Nebeneffekt, da alle Plutoniumisotope erheblich kürzere Halbwertszeiten als das Uran haben. Je länger man ein Atomkraftwerk betreibt, desto mehr Plutonium gibt es und um so mehr Energie liefert dieses. Im dritten Jahr stammen schon 70 Prozent des Stroms aus dem Zerfall von Plutonium obwohl dieses nur 1 Prozent der Masse ausmacht. Das Plutonium besteht dann aus folgendem Gemisch: Continue reading „Strontium 90 – eine Alternative zu Plutonium 238?“

Alternativen für RTG

Mit Pu-238 werden die RTG angetrieben, die Raumsonden ins äußere Sonnensystem einsetzen, es kam aber auch in Erdnähe zum Einsatz, so bei den ALSEP-Messstationen die auf dem Mond hinterlassen wurden und als letztem Start an Bord von Curiosity auf dem Mars.

Die NASA hatte schon 1988 die Produktion von Pu-238 eingestellt. Danach erwarb sie das Material von Russland und dies funktionierte bis 2003. Seitdem hat man die Reserven verbraucht. Von ursprünglich 30 kg sollen noch 11 bis 16 kg verfügbar sein, je nach Quelle. Seit Russland die Lieferung einstellte, wird über eine Neuaufnahme der Produktion diskutiert, doch lange kam es nicht dazu, weil die Kosten von 10 bis 15 Millionen Dollar pro Kilogramm sehr hoch sind. Erst im Juli 2013 kam es nun dazu, in einem Programm das bis um Ende des Jahrzehnts läuft sollen so etwa 10 kg produziert werden, nur 1-1,5 kg pro Jahr. Continue reading „Alternativen für RTG“

Wie weit kommt man mit Solarzellen im Sonnensystem?

Da ich gerade beim Aufsatz über Juno arbeite und damit hoffentlich bald die aufholjagt bei den Raumsondenaufsätzen abschließen kann, kam ein Thema auf. Bekanntlicherweise ist dies die erste Raumsonde die zu Jupiter aufbricht und nur mit Solarzellen betrieben wird.

Vor einigen Wochen hat die NASA 10 Millionen Dollar bewilligt um die Produktion von Plutonium-238 wiederaufzunehmen. Seit 1988 haben die USA kein Pu-238 mehr produziert. Seit 1993 bezogen sie es aus Russland, doch Russland kann oder will nun keines mehr liefern. Seit 10 Jahren wird schon über die Wiederaufnahme der Produktion diskutiert. Wegen der hohen Kosten kam es nie dazu. Für die 10 Millionen Dollar pro Jahr wird man anfangs 1 bis 1,5 kg Pu-238 gewinnen. Bedenkt man das einer der GPHS RTG die Galileo, Ulysses, Cassini und New Horizons antreiben, rund 7,6 kg dieses Materials erfordert, dann weis man, das man zum einen eine solche Mission nicht jeden Tag starten kann, und zum anderen die Stromversorgung teuer ist. Bei New Horizons konnte ein schon hergestellter GPHS wiederaufgearbeitet werden. Das kostete 75 Millionen Dollar, ein neuer 90 Millionen Dollar. Das alles für eine Stromquelle die 285 Watt liefert. Continue reading „Wie weit kommt man mit Solarzellen im Sonnensystem?“

Alternativen zu Plutionium in RTG

Wenn eine Raumsonde ins äußere Sonnensystem aufbricht, benötigt sie eine Stromversorgung die unabhängig von der Sonnenstrahlung ist, die immer weiter abnimmt. Derzeit ist dies noch immer ein RTG, bei dem Thermoelemente einen Teil der Zerfallswärme von Plutonium-238 in Strom umwandeln. Es gibt Alternativen wie Kernreaktoren oder Solarzellen, doch darum soll es in diesem Beitrag nicht gehen, sondern um eine Alternative zu Pu-238 als Element für die RTG. Continue reading „Alternativen zu Plutionium in RTG“