Ein kleines Experiment diente zur Vorbereitung

Der Grund für die Entwicklung des Kilopower-Reaktors im Jahr 2010 liegt im Jahr 1994, als vielen US-Forschungsprogrammen in der Reaktortechnik die Mittel gestrichen wurden. Darunter waren alle Anlagen, die Plutonium-238 in der Größenordnung von mehreren Kilogramm erzeugen konnten, wie es für die Radioisotopenbatterien von Raumsonden benötigt wird. Letztlich musste die Nasa Plutonium aus Russland einkaufen, um weiterhin Missionen wie die von New Horizon oder dem Mars Rover Curiosity durchführen zu können.

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Es entstand deshalb der Plan, einen Kernreaktor mit niedriger Leistung als Alternative zu Radioisotopenbatterien zu entwickeln. Der würde mit angereichertem Uran funktionieren anstatt mit Plutonium-238. Es wäre auch nicht der erste Reaktor seiner Art. 1965 flog schon einmal ein amerikanischer Satellit mit einem SNAP-10A-Kernreaktor, der bis zu einer Fehlfunktion in der Elektrik 43 Tage lang 500 Watt Strom lieferte.

Es folgten weitere Projekte zur Entwicklung von größeren Kernreaktoren. Darunter der ebenfalls 1994 eingestellte Space Reactor Prototype SP-100 mit einer elektrischen Leistung von 100 Kilowatt und zuletzt die Safe and Affordable Fission Engine (SAFE). Beide kamen nie über Planungen und Tests von elektrisch beheizten Prototypen hinaus und erreichten nie den nuklearen Betrieb.

Die Entwicklung von Kilopower verlief umgekehrt. Sie begann mit einem Reaktorexperiment zur Demonstration des Prinzips. Kilopower soll die Wärme ohne Pumpen mit Hilfe einer Heatpipe zu einem Stirlingmotor transferieren. Das wurde bis dahin noch nie mit einem Kernreaktor durchgeführt und sollte 2012 demonstriert werden. Zum Einsatz kam dabei der Flattop-Reaktor, der von 1958 bis 2005 für Tests zur Charakterisierung nuklearer Eigenschaften von Stoffproben eingesetzt wurde.

Die Betriebserlaubnis war schon vorhanden

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Flattop wurde direkt aus früheren Experimentalaufbauten heraus entwickelt, die zu Messungen am Kern von Atombomben dienten. Genauso sieht es auch aus. Flattop wurde von den Ingenieuren gewählt, weil der Experimentalbetrieb für mehrere Stunden Leistungen von etwa vier Kilowatt Wärme erreichte, was auch der Leistung des geplanten Kilopower-Reaktors entspricht. Damit hatten die Ingenieure nicht nur einen Reaktor mit Betriebserlaubnis zur Verfügung, sondern auch schon einen Standort mit der Erlaubnis für den Betrieb eines Kernreaktors mit vier Kilowatt Leistung, was die weitere Entwicklung erheblich vereinfachte.

Das erste Experiment trug den Namen Duff (Demonstration Using Flattop Fission). Es wurde direkt mit Flattop durchgeführt und benötigte so nur noch die Genehmigung für ein Experiment mit dem Reaktor. Dabei wurde eine Heatpipe ins Glory Hole des Reaktors eingeführt. So werden Öffnungen in Forschungsreaktoren bezeichnet, die bis in den Reaktorkern reichen, um das Einführen von Experimenten zu ermöglichen. Die Genehmigung und die Durchführung dieses Experiments waren dennoch ein mehrmonatiger Prozess.

Der Betrieb des Reaktors mit einer Heatpipe und einem Stirlingmotor wurde noch nie durchgeführt. Der wichtigste Teil des Experiments war deshalb zu zeigen, dass das sicher funktioniert. Heatpipes verdampfen zum Wärmetransport eine Flüssigkeit auf der heißen Seite, die auf der kalten Seite kondensiert und die Verdampfungswärme wieder abgibt. Die Flüssigkeit gelangt danach durch Kapillarkräfte wieder zurück zur Reaktorseite. Anders als bei SNAP-10A im Jahr 1965 wird dadurch keine elektrische Pumpe für den Wärmetransport in der Schwerelosigkeit benötigt.

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 Der Reaktorkern hat keine kritische MasseStirlingmotoren brauchen richtig heiße Heatpipes 
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DirtyCry 22. Mär 2018

Also ich hab den Müll lieber kontrollierbar in Fässern mit Lagern die alle 20 Jahre mal...

horotab 21. Dez 2017

Flüssigsalzreaktoren wurden nach dem zweiten Weltkrieg auch erforscht, zeitweise war in...

FlashBFE 11. Dez 2017

Die Sprecherin ist schon richtig gut, auch wenn man merkt, dass sie nicht vom Fach ist...



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