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Raumsonden: Neues Plutonium für Weltraummissionen

Nach 28 Jahren wird in den USA wieder Plutonium-238 für Weltraummissionen erzeugt. Bei der Herstellung werden Abfallprodukte aus Kernreaktoren verwendet.

Artikel veröffentlicht am ,
Die erste Probe Pu-238
Die erste Probe Pu-238 (Bild: Oakridge National Laboratory)

Das Oakridge National Laboratory hat erstmals seit 1988 eine Probe von 50 Gramm Plutonium-238 hergestellt. Das Material kommt in den Radioisotopenbatterien von Raumsonden wie New Horizons oder dem Mars Rover Curiosity zum Einsatz. Seit 1992 beschaffte sich die Nasa das nötige Plutonium-238 von Russland. Dieser Vertrag endete aber im Jahr 2009.

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Inzwischen sind nur noch 35 kg Plutonium-238-Kapseln vorhanden. Nur die Hälfte davon erreicht die Spezifikationen der Nasa. Mit einer Halbwertszeit von 88 Jahren zerfällt jedes Jahr knapp ein Prozent der Atome zu Uran-234, weshalb die Vorräte immer wieder erneuert werden müssen. Jede Mission verbraucht etwa 4 kg. Die alternden Vorräte reichen daher nur noch für drei bis vier Missionen aus.

Altes Plutonium wird aufgefrischt

Das neue Plutonium wird nun mit Hilfe des High Flux Isotope Reactors hergestellt. Zu Beginn sollen es 300 bis 400 Gramm Plutonium-238 pro Jahr sein, später 1,5 bis 2 kg. Das neu produzierte Plutonium kann dabei auch zusammen mit altem Plutonium verwendet werden, so dass es im Durchschnitt wieder die Spezifikation erreicht.

Für die Produktion von Plutonium-238 wird Neptunium-237 mit Neutronen bestrahlt. Dabei entsteht Neptunium-238, das zu Plutonium-238 zerfällt. Der Forschungsreaktor in Tennessee ist dabei darauf spezialisiert, in einem kleinen Volumen sehr viele Neutronen bereitzustellen, was ihn für die Produktion solcher Isotope ideal macht.

Herstellung aus Abfall von Reaktoren

Das nötige Neptunium-237 ist ein Abfallprodukt aus der Aufarbeitung von Brennstäben. Es entsteht in Kernreaktoren, wenn Uran-235 durch ein Neutron nicht gespalten wird und das dabei entstandene Uran-236 noch ein Neutron einfängt. Das so entstandene Uran-237 ist nicht stabil und wird zu Neptunium-237.

Das entstehende Plutonium-238 wird dann zusammen mit Sauerstoff zu Plutoniumoxid umgewandelt. In dieser Form ist es eine Keramik mit einem Schmelzpunkt über 2.500 Grad Celsius, die zum Einsatz in Isotopenbatterien gut geeignet ist. Die Produktion wird 15 Millionen US-Dollar pro Jahr kosten und vollständig von der Nasa getragen.

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CptBeefheart 13. Jan 2016

In diesem englischen Artikel ist das ganz gut beschrieben: http://www.wired.com/2013/09...

JTR 13. Jan 2016

Welcher Wiedereintritt bei interplanetarischen Missionen?

Single Density 12. Jan 2016

wird vielleicht zu einem, wenn man ihm 1.21 Gigawatt verpasst :-)

x2k 12. Jan 2016

Man kann die ja mit einem.kondensator koppeln. Dann lassen sich immerhin etwas stärkere...


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