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Die Herstellung von Plutonium-238 ist viel aufwendiger

Zur Herstellung von Plutonium-238 wird dagegen zuerst Neptunium-237 aus Brennstäben gewonnen. Das kann im Betrieb eines Reaktors entstehen, wenn Uran-235 durch ein Neutron nicht gespalten wird. Wenn das so verbleibende Uran-236 nochmals ein Neutron einfängt, entsteht nach einem Beta-Zerfall das Neptunium-237. Bei der Aufarbeitung von Brennstäben kann das Neptunium chemisch abgetrennt werden und nochmals allein in einen Forschungsreaktor mit hoher Neutronenflussdichte gebracht werden. Dabei entsteht, wieder durch Neutroneneinfang und Beta-Zerfall, das Plutonium-238.

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Aus der Probe von bestrahltem Neptunium-237 muss anschließend das entstandene Plutonium chemisch abgetrennt werden. Das besteht dann zu etwa 87 Prozent aus Plutonium-238. Das Plutonium-238, das bereits im Reaktor erzeugt wurde, kann anschließend weitere Neutronen einfangen. Dabei wird es aber zu Plutonium-239, das viel weniger radioaktiv ist. Das erklärt auch, weshalb nur die vierfache Menge Americium-241 benötigt wird, obwohl es rechnerisch die fünffache Menge sein müsste. Der Rest des Unterschieds erklärt sich durch das hohe Alter der Bestände an Plutonium-238, das inzwischen teilweise zu Uran-234 zerfallen ist.

Das Americium wird als Keramik verbaut

Nach der Erzeugung von reinem Americium-241 wird anschließend noch eine Keramik aus Americium-241-Oxid erzeugt und in eine passende Form gebracht. Das Verfahren wurde zunächst mit nicht-radioaktiven, aber chemisch ähnlichen Stoffen wie Cerium und Neodymium erprobt und später dann mit Americium-241 durchgeführt und zu ersten Prototypen verarbeitet.

Die Verwendung von Americium-241 ist dabei nur eine Möglichkeit, die aufwendige Herstellung von Plutonium-238 für Missionen im Weltraum zu vermeiden. Die Nasa hat inzwischen den Prototypen eines kleinen Kernreaktors getestet, der ebenso für den Einsatz in Raumsonden geeignet wäre. Radioisotopenbatterien sind zwar einfacher aufgebaut, aber im Gegensatz dazu hat der Reaktor den Vorteil, beim Start viel weniger radioaktiv zu sein. Denn jede Radioisotopenbatterie benutzt die Radioaktivität als Energiequelle und muss deshalb vor Unfällen oder einem ungeplanten Wiedereintritt in die Erdatmosphäre geschützt werden. Kernreaktoren werden dagegen erst im Verlauf des Betriebs durch die Überreste der Kernspaltung radioaktiv.

Mit der Entwicklung des Amprex-Prozesses und der Herstellung eigener Radioisotopenbatterien eröffnen sich für die Esa in Zukunft völlig neue Möglichkeiten zur eigenständigen Erforschung der äußeren Planeten wie Saturn, Uranus, Neptun und ihrer Monde. Anders als die Voyager-Sonden, die durch Strommangel den größten Teil ihrer Instrumente inzwischen abschalten mussten, könnten Missionen der Esa durch die größere Halbwertszeit auch noch wesentlich länger funktionieren.

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 Esa: Sonnensystemforschung ohne Plutonium
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christi1992 17. Jul 2018

und andere Planeten im Sonnensystem sind eh schon hochgradig radioaktiv da stört das...

ArcherV 09. Jul 2018

Nimm die PC / Steam Version! Auch wenn du nur einen schwachen Rechner hast, die Mods...

plutoniumsulfat 09. Jul 2018

Es ist kalt, weil es ja nicht aus reinem Gas besteht, was dauernd an einem vorbeifliegt...

Vögelchen 08. Jul 2018

Danke! Jetzt habe ich ich verstanden, warum man nicht einfach irgend etwas nehmen kann.

plutoniumsulfat 07. Jul 2018

Genau.


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