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Kilopower: Ein Kernreaktor für Raumsonden

Als Ersatz für Radioisotopenbatterien entwickelt die Nasa kleine Kernreaktoren, die flexibler, leistungsstärker und beim Start weniger radioaktiv sind.

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Der Kilopower-Reaktor auf dem Teststand
Der Kilopower-Reaktor auf dem Teststand (Bild: Screenshot (Nasa))

Wenn sich Raumsonden in die Tiefen des Weltalls begeben, geht ihnen schnell der Strom aus, denn in großer Entfernung von der Sonne erzeugen Solarzellen kaum noch welchen. Bisher kamen Radioisotopenbatterien zum Einsatz. Aber die Erzeugung des dafür gebräuchlichen Plutoniums-238 ist aufwendig und teuer. Schon seit 2010 arbeitet die Nasa deshalb an einem kleinen Kernreaktor für Weltraumsonden. Jetzt steht ein Reaktorprototyp namens Krusty für Tests mit voller Leistung zur Verfügung, um die Berechnungen der Ingenieure praktisch zu überprüfen.

Mit einer elektrischen Leistung von nur einem Kilowatt ist das sogenannte Kilopower-Projekt wohl das am wenigsten ambitionierte seiner Art. Aber gerade deswegen könnte es erfolgreich sein. Anders als die meisten seiner Vorgängerprojekte wurde der Kilopower-Reaktor mit Krusty zu einem funktionsfähigen Prototyp weiterentwickelt, der noch in diesem Jahr unter Vakuumbedingungen getestet werden soll.

Der Prototyp hat eine thermische Leistung von vier Kilowatt und soll Temperaturen von 800 Grad Celsius erreichen. Im Einsatz sollen damit acht Stirlingmotoren eine geplante Leistung von einem Kilowatt erzeugen. Am Reaktorkern sind acht Heatpipes angebracht, mit denen die freigesetzte Wärme der Kernreaktion für die Stromerzeugung zu den Stirlingmotoren abgeleitet wird. Dieser Teil des Aufbaus wird sich beim Test in einem Vakuumbehälter befinden, um die viel schlechteren Wärmeleitbedingungen im Weltall zu simulieren.

Reaktoren machen neue Missionen möglich

Der Reaktor soll nicht nur Radioisotopenbatterien in Raumsonden ersetzen. Die bei der Entwicklung gewonnene Erfahrung soll auch dazu dienen, deutlich leistungsfähigere Reaktoren zu entwickeln. Denn für Aufgaben wie den dauerhaften Betrieb leistungsstarker Ionentriebwerke in großer Entfernung von der Sonne sind die geringen Leistungen von Radioisotopenbatterien schlicht nicht genug. Dazu gehört es beispielsweise, das vor kurzem vorgeschlagene Projekt Lyra umzusetzen - eine Raumsonde zum interstellaren Asteroiden Oumuamua zu starten, der im Oktober entdeckt wurde.

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Das würde Geschwindigkeiten von etwa 33 bis 76 Kilometern pro Sekunde (rund 120.000 bis 270.000 km/h) erfordern. Mit herkömmlichen Raketentriebwerken sind solche Geschwindigkeiten aber kaum oder gar nicht zu erreichen. Ionentriebwerke sind dazu in der Lage, müssen dafür aber über mehrere Jahre mit einigen Kilowatt Strom versorgt werden. Auch Orbitermissionen zu Uranus, Neptun oder Pluto könnten nur so in überschaubaren Zeiträumen umgesetzt werden. Ebenso angedacht ist der stationäre Betrieb solcher Reaktoren. In einer Mond- oder Marsbasis könnte er zur dauerhaften Erzeugung größerer Mengen Strom und Wärme für die Bewohner dienen.

Aber das sind langfristige Fragen. Zuvor müssen die Messungen am Testreaktor Krusty erfolgreich durchgeführt, der Bau eines flugfähigen Kilopower-Reaktors genehmigt und eine entsprechende Mission finanziert werden. Erst dann können Reaktorkonzepte mit größerer Leistung verwirklicht werden. Bis dahin ist es noch ein weiter Weg. Aber seit einem halben Jahrhundert gab es keinen US-Reaktor, der näher an diesem Ziel war.

Der Reaktorkern hat keine kritische Masse 
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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...

emdotjay 11. Dez 2017

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