Rads to Watts: Darpa erforscht Nuklearbatterien aus Atommüll
Die US-Militärforschungsbehörde Darpa hat im Vorjahr das Projekt Rads to Watts(öffnet im neuen Fenster) gestartet, um Atommüll in eine Energiequelle umzuwandeln. Im Rahmen dieses Vorhabens wurde laut Defense One(öffnet im neuen Fenster) kürzlich ein Forschungsauftrag vergeben.
Die Morgan State University erhält 3,37 Millionen US-Dollar(öffnet im neuen Fenster) für nukleare Mikro-Energiesysteme für extreme Umgebungen. Das Ziel des Vorhabens unter dem Projektnamen Symphonee ist die Entwicklung eines Akkus aus Atommüll, der Satelliten und Drohnen über einen Zeitraum von mindestens 30 Jahren mit Energie versorgen soll. Das Konsortium steht unter der Leitung der Morgan State University. Zum Team gehören neben dem Startup Project Omega und dem Unternehmen Widetronix auch Northrop Grumman, das Pacific Northwest National Laboratory sowie Applied Research Associates.
Prototyp für Anfang 2027 geplant
Das im Jahr 2025 gegründete Project Omega baut für das Vorhaben den nuklearen Mini-Generator, während Widetronix den erforderlichen Energie-Konverter liefert. Verläuft die Entwicklung nach dem Zeitplan, soll Anfang 2027 ein funktionsfähiger Prototyp bereitstehen.
Nach Angaben des Gründers von Project Omega, Stafford Sheehan, lagern in den USA derzeit 100.000 Tonnen Atommüll an 52 Reaktorstandorten. Das Unternehmen beabsichtigt, dieses Material in zwei Produkte zu recyceln. Ein Teil wird zu Brennstoff für Reaktoren, der andere Teil zu sogenannten Power Isotopes, mit denen sich Systeme antreiben lassen. Die Nutzung radioaktiver Materialien als Energiequelle existiert bereits bei Feuermeldern und Satelliten. Das aktuelle Projekt strebt eine Skalierung dieser Technologie an. Die nuklearen Batterien sollen nicht nur grundlegende Satellitenfunktionen sichern, sondern auch die Akkus von Drohnen und Satelliten kontinuierlich nachladen und so deren Einsatzdauer über mehrere Jahre hinweg verlängern.
Direkte Stromerzeugung aus Strontium-90
Während die USA in der Raumfahrt bislang auf Plutonium-238 setzten, nutzt das neue Projekt Strontium-90. Dieses Isotop stellt einen großen Bestandteil von Atommüll dar und gilt laut Project Omega als weniger gefährlich als Plutonium-238 – vor allem, weil es sich im Gegensatz dazu nicht für Kernwaffen eignet.
In Bezug auf die reine Strahlenbelastung ist der Vergleich allerdings nicht eindeutig: Sr-90 erfordert als Betastrahler tatsächlich eine stärkere Abschirmung als das kaum durchdringende Pu-238. Die Stromerzeugung erfolgt nicht über die beim Zerfall entstehende Hitze, sondern direkt aus der Energie des Isotops. Dadurch entfällt der Hitze-zu-Strom-Umwandler. Die Technologie soll den Einsatz in kleineren Maschinen wie Mikro-Satelliten, fliegenden Drohnen oder Unterwasser-Sicherheitssystemen ermöglichen.
Neben der militärischen Nutzung durch die Darpa bietet das Verfahren Potenzial für zivile Anwendungen. Unterwasser-Sensoren könnten jahrzehntelang Forschungsdaten liefern. Zudem würden langlebigere wissenschaftliche und Kommunikations-Satelliten den Ressourcenverbrauch senken, da sie seltener ersetzt werden müssen. Bei der Erkundung des Weltraums und anderer Planeten machten solche Batterien Rover und Sonden von der Funktion der Solarpanels unabhängig.