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Raumfahrt => Konzepte und Perspektiven: Raumfahrt => Thema gestartet von: Halbtoter am 17. Dezember 2007, 19:18:56

Titel: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Halbtoter am 17. Dezember 2007, 19:18:56
Zitat

Zitat
Diese Leute sind eigentlich recht lustig, leider werden sie ernst genommen und haben sogar eine politische Vertretung.
Ich weiß nicht genau auf welche Leute du anspielst, auf die Grünen?  
 
Die ganze Nuklear-Thematik ist bei weitem nicht nur theoretisch. Es gab Unfälle die zu einer deutlichen Steigerung der radioaktiven Hintergrundstrahlung auf der ganzen Erde geführt haben, und es gibt noch immer duzende Strahlungsobjekte im (Park-)Orbit:


Zitat
Zu nennen sind hier besonders der Wiedereintritt von Kosmos-954 in die Erdatmosphäre im Jahre 1978, wobei 31 kg hoch angereichertes Uran über Kanada freigesetzt wurden. Vier Jahre später verglühte die gleiche Menge Uran bei einem Unfall von Kosmos-1402. Bereits 1964 verteilten sich bei einem Unfall des amerikanischen Satelliten Transit 5-BN-2 mehr als 2 kg in einem Generator enthaltenes Plutonium-238, die anschließend über die ganze Welt verteilt wurden. 1996 brach beim Absturz die russische Sonde Mars-96 auseinander und verteilte das radioaktive Inventar mit 200 g Plutonium über dem Grenzgebiet von Bolivien und Chile. Siehe auch Regina Hagen: Nuclear Powered Space Misssions - Past and Future, in Martin B. Kalinowski (Hrsg.): Energy Supply for Deep Space Missions, IANUS-Arbeitsbericht 5/1998.

Quelle: http://www.iwif.de/wf303-61.htm


Zitat
Die Ansammlung von künstlichen Objekten auf Erdumlaufbahnen ruft auch wegen der Strahlung im erdnahen All ernsthafte Besorgnis hervor. In den letzten Jahren wurden 33 sowjetische Raumapparate mit nuklearen Energieanlagen an Bord gestartet. Nach Abschluss des Flugprogramms wurden die nuklearen Kraftanlagen von den Satelliten abgestoßen und auf eine so genannte Lagerungsumlaufbahn (700 bis 1000 Kilometer Höhe) überführt. Hier wurden die aktiven Zonen, also die Brennelementbündel, abgestoßen.

Gegenwärtig befinden sich 44 russische Strahlungsobjekte auf einer Lagerungsumlaufbahn. Das sind zwei Satelliten, von denen die nuklearen Kraftanlagen nicht abgetrennt wurden (Kosmos-1818 und Kosmos-1867), Brennelementbündel und 12 abgeschaltete Reaktoren mit Flüssigmetallträgern, 15 Brennelementbündel mit nuklearem Brennstoff und 15 nukleare Kraftanlagen ohne Kraftstoff, doch mit Kühlmittel im Sekundärkreis. Sie sollen mindestens 300 bis 400 Jahre passiv auf der Lagerungsumlaufbahn verbleiben. Diese Zeit wird für den Zerfall der Spaltprodukte des Uran-235 bis auf ein sicheres Niveau reichen.

Auch die USA haben ihren Beitrag zur radioaktiven Verschmutzung des erdnahen Weltraums geleistet. Im April 1964 konnte der Navigationssatellit Transit-SB mit einem Radioisotopen-Generator an Bord seine Umlaufbahn nicht erreichen und fiel auseinander. Als er in der Atmosphäre verbrannte, streute er etwa ein Kilogramm Plutonium-238 über dem Westteil des Indischen Ozeans nördlich von Madagaskar aus. Das führte zu einer fünfzehnfachen Erhöhung des natürlichen radioaktiven Hintergrunds auf dem ganzen Planeten. Einige Jahre später stürzte der Wettersatellit Nimbus-B mit einem Uran-235-Reaktor in den Indischen Ozean. Gegenwärtig befinden sich sieben amerikanische Strahlungsobjekte im erdnahen Weltraum in Höhen von 800 bis 1100 Kilometern und zwei weitere auf nebengeostationären Umlaufbahnen.

Die potentielle Gefahr der russischen und amerikanischen nuklearen Satelliten besteht darin, dass weite Gebiete des erdnahen Raums verstrahlt werden können, wenn sie durch einen Zusammenstoß mit Weltraummüll zerstört werden. Außerdem werden vereinzelte Bruchstücke, die nach einem Zusammenstoß und der Zerstörung langsamer als die erste Weltraumgeschwindigkeit fliegen, von der Umlaufbahn abgleiten und im Endeffekt einzelne Abschnitte der Erdoberfläche verschmutzen. In besonders negativen Fällen ist eine beträchtliche Verstrahlung der Atmosphäre möglich.

Quelle:http://de.rian.ru/analysis/20070618/67405147.html

Eigentlich meinte ich allgemein alle Partein oder Vereine die durch Lügen und Falschinformation, egal ob Atomstrom, Massenzuwanderung, häusliche Gewalt, usw um vorsetzlich eine Panikmache zu verursachen um mehr Stimmen oder Spendengelder zu bekommen, aber wenn du die Grünen erwähnst wirst du wohl deine Gründe haben. Leid tun mir nur immer die Leute die darauf rein fallen.


(http://www.win-swiss.ch/images/grafiken_de/04_radioaktivitaet_umwelt.gif)

Wenn man sich die Radioaktivität über die Zeit anschaut kann man wirklich einen Anstieg wegen den abgestürzten Satelliten im Jahr 1978 und 1982 erkennen, und vorallem die fünfzehnfachen Erhöhung 1964.  ::)

Wenn man sich aber die Atomtests anschaut weis man eher warum die Kurfe so verläuft.

(http://www.raumfahrer.net/forum/yabbfiles/Attachments/up017664.gif)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: MartinM am 17. Dezember 2007, 20:29:10
Als vorsichtiger Mensch, Umweltschützer und ehemaliges Mitglied bei den GRÜNEN (nein, ich diskutiere in diesem Forum keine politischen Grundsatzfragen) sehe ich das ein klein wenig anders.

Grundsätzlich hast Du recht, die Abstürze von Satelliten mit Radioisotopen-Generatoren oder Reaktoren sind, verglichen mit oberirdischen Atomwaffentests oder Großunfällen in Kernkraftwerken, "Kleinkram". Die Behauptung, dass ein Kilogramm Plutonium-238, über dem Westteil des Indischen Ozeans verteilt, zu einer fünfzehnfachen Erhöhung der radioaktiven Hintergrundstrahlung auf der ganze Erde führte, ist schon abenteuerlich.
Problematisch wird es, wenn Satelliten (oder Raumsonden) mit erheblich größerem radioaktivem Inventar verglühen. Wenn "Gallieo" oder "Cassini" bei einem missglückten "Swing By" in der oberen Atmossphäre verglüht wären), wäre die zusätzliche radioaktive Strahlung nicht einmal messbar. Etwas anders wäre die Situation bei einem Startunfall - entweder das Containment der Radiosotopen-Generatoren halten das aus (dann gibt es keine Probleme) oder sie werden beschädigt. In letzterem Fall würde das Gebiet um die Aufschlagstelle stark radioaktiv kontaminiert. (Es war ursprünglich auch die Angst vor einem Startunfall, der die Protestaktionen gegen "Gallieo" und "Cassini" befeuerte. Das Geschrei bei den Swing-By-Manövern war allerdings reine PR oder, bei einigen, Hysterie.)
Die erwähnten Satellitenabstürze sind auch "nicht ohne" - weil damit radioaktives Material unkontrolliert um die Absturzstelle verteilt wurde.

Der Verbleib ausgedienter Reaktoren und Radioisotopen-Generatoren auf einem stabilen hohen"Friedhofsorbit" dürfte eine recht sichere Methode der "Endlangerung" sein, auch wenn theoretisch das Risiko besteht, dass der Orbit sich durch Kollisionen mit Raumschrott oder Mikrometeoriten ändern könnte.
(Ich würde aber dringend vor Gedankenspielen abraten, "irdischen" Atommüll in den Orbit (oder auf den Mond oder worüber sonst noch spekuliert wird) zu verfrachten. Transportunfälle sind nämlich keineswegs ausgeschlossen.)

Obwohl ich kein Freund von Kernkraftwerken bin, sehe ich die Verwendung von Reaktoren in der Raumfahrt pragmatisch. Im Gegensatz zu Radioisotopen-Generatoren sind die Brennelemente beim Start nur schwach radioaktiv, wenn Uran als "Kernbrennstoff" verwendet wird. Wenn ein Reaktor sogar erst im Orbit "geladen" wird, kann das Umweltrisiko beim Start noch weiter minimiert werden. Bei der Erforschung des äußeren Sonnensystems gibt es keine realistische Alternative zu nuklearen Energiequellen, wobei ich der Verwendung von Klein-Reaktoren gegenüber Radioisotopengeneratoren den Vorzug geben würde, aus Umweltschutzgründen, auch auch weil ich damit rechne, dass der Energiebedarf zukünftiger Raumsonden erheblich höher sein wird, als bisher (z. B. durch die Verwendung von Ionentriebwerken).
Für einen Plamaantrieb - ohne den ich einen bemannten Marsflug für nicht sinnvoll halte - ist ein leistungsstarker Reaktor unabdingbar. In diesem Falle ist das oben erwähnte "Laden" des Reaktor im Orbit kein Hindernis.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Marauder am 18. Dezember 2007, 14:04:54
Was mir in dem Zusammenhang durch den Kopf geht: Gibt es eigentlich außerirdische bekannte oder mögliche Uranvorkommen im Sonnensystem?
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: MartinM am 18. Dezember 2007, 19:07:22
Mögliche Uran-Vorkommen: ja, schon Aufgrund der Vorgänge bei der Planetenentstehung ist auf den "Felsplanten" Merkur, Venus, Erde, Mars - wahrscheinlich auch auf "felsigen" Asteroiden und Monden mit Uranvorkommen zu rechnen.
Gesicherte Uran-Vorkommen: nein, aber was wissen wir heute schon von der Geologie anderer Planeten?
"Uran-Asteroide" oder Meteoriten, die die Erde radioaktiv verstrahlen könnten, gibt es trotzdem nur in schlechten Science-Fiction-Stories.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Marauder am 19. Dezember 2007, 11:43:49
Zitat
"Uran-Asteroide" oder Meteoriten, die die Erde radioaktiv verstrahlen könnten, gibt es trotzdem nur in schlechten Science-Fiction-Stories.

Die Überlegung ist eher Folgende: Kann man, wenn man für eine groß angelegte Erforschung des äußeren Sonnensystems Brennstoff für Kernreaktoren benötigt, diesen vielleicht außerhalb der Erde gewinnen? Das würde der Kritik an dieser Energieversorgung den Wind aus den Segeln nehmen.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Martin am 21. Dezember 2007, 14:16:42
Hallo,

Um zu wissen wo man nach Uranvorkommen suche soll, muss man sich nur mal die Erde anschauen. Wir haben einen metallischen Kern (Eisen-Nickel Legierung + einige andere Sachen), einen ultrabasischen Mantel (~Harzburgit), eine basische ozeanische Kruste (~Basalt) und eine saure kontinentale Kruste (~Granit). Schaut man sich nun das Uran an, so stellt man fest, das es in der sauren kontinentalen Kruste gegenüber den Rest angereichert ist. Im Kern gar nicht, im Manter sehr wenig, im der ozeanischen Kruste wenig, und in der Kontinentalen Kruste etwa 3 g/t.
Warum? : Uran kommt in zwei Oxidationsstufen vor, 4 und 6wertig. Außerdem ist es ein sehr großes Atom. Dadurch passt einfach nicht in die Struktur des Kernlegierung und der Minerale des Mantels hinein. Keiner will es haben, es bleibt immer übrig. In granitischen Gesteinen fühlt es sich dagegen zu Hause. Hier kommen Minerale wie Zirkon oder Monazit vor, ideal für Uran und das ähnliche Thorium.  In seiner oxidierten Form ist es leicht in waessrigen Loesungen zu mobilisieren. Schicke ich also eine oxidierende Lösung durch ein Gestein, kann ich das Uran herausholen. Bewegt sich diese Lösung durch einen reduzierenden Bereich, fällt das Uran wieder aus. Uran liebt Kohlenstoff. So kann man die Entstehung von Uranlagerstätten leicht verstehen:
1.Pegmatite (der "Rest" einer granitischen Schmelze) und einige andere hochdiffentierte Magmatite
2.verschiedene hydrothermale Lagerstätten (heiße Lösungen, die in bestimmten Bereichen Uran konzentriert ausgefällt haben: auf Gängen, auf Störungen, in Brekkzienkörpern)
3.sedimentäre Lagerstätten - Lösungen (Oberflaechen-, Grund- und Meerwasser) scheiden Uran in reduzierenden Bereichen ab (in Sandsteinen, Tonsteinen, Kohle, Karbonaten).
Hier in der Heimat des Urans und seiner Umgebung haben wir auf relativ engen Raum (~350 km) sieben verschiedene Uranlagerstättentypen. Wir brauchen also ein marsianisches Erzgebirge. Einen Planeten mit "saurer" Geologie und Wasser. Da fällt mir nur der Mars ein, Venus weiß man nicht genau, Merkur und Mond scheiden aus.

Hinzu kommt dann noch das Problem der Gewinnung: Man muss dazu ersteinmal einen Uranerzkoerper auf dem Mars (oder sonstwo) finden, ihn bermaennisch (-robotisch) gewinnen, das Uran chemisch herausloesen, das Uran sauber durch Ionentauscher oder aehnliche Verfahren aus der Loesung holen, das gewonnen chemische Konzentrat zu Uranhexafluorid umsetzen, mit diesem das 235 Uran anreichern, das angereicherte Uranhexafluorid zu metallischen Uran/Uranoxid/Urannitrid umsetzen und daraus Brennelemente fertigen. Das ist nicht unbedingt sehr einfach.

Was Kernenergie in der Raumfahrt angeht: RTG sind so sicher und das mit ihnen nichts passieren kann. Durch ihre Keramikstruktur können sie nicht zerstäuben, also der Brennstoff kann nicht in lungengängige Form gebracht und auch nicht herausgelöst werden.
Konstruktionsbedingt sieht es bei Reaktoren anders aus: die kann man nicht so kompakt bauen wie RTG, aber dafür braucht man in ihnen kein Plutonium, sondern kann Uran verwenden. Politischer Nachteil: durch die kompakte Bauweise braucht man hochangereichertes Uran. Umweltvorteil: Uran ist vom radiologischen Standpunkt ersteinmal weitgehende unbedenklich (es ist aber genau wie Blei oder Quecksilber ein giftiges Schwermetall). Ein Startunfall mit einen abgeschalteten Reaktor ist daher ökologisch in etwa vergleichbar mit dem Absturz der Proton mit UDMH/UTM diesen Jahr in Kasachstan. Die Sache wir erst dann problematisch wenn der Reaktor läuft und sich Spaltprodukte bilden. Laufende Reaktoren auf LEO sind deshalb nicht zu empfehlen. Wenn man sie aber abgeschaltet in den Orbit sendet und dann von dort nutzt um von der Erde weg zu kommen, also sie nicht mehr zurückfallen können, ist die Sache schon unproblematischer.

Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Drakath am 21. Dezember 2007, 17:24:18
Könnte man das Risiko beim Start nicht auch vermindern, indem man auf die Rakete eine Art Rettungsturm mit Fallschirm setzt der die Sonde (oder nur den Reaktor) im Notfall aus der Gefahrenzone bringt?
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Voyager_VI am 21. Dezember 2007, 18:08:49
Zitat
Könnte man das Risiko beim Start nicht auch vermindern, indem man auf die Rakete eine Art Rettungsturm mit Fallschirm setzt der die Sonde (oder nur den Reaktor) im Notfall aus der Gefahrenzone bringt?

Erscheint mir technisch nicht das Problem zu sein, man müsste die gesamte Sonde dann kompakter bauen (damit die Sonde nicht zerreisst) und damit wird die auch teurer. Ohne internationale Vereinbarungen wird dies aber niemand machen.

Gruß Ingo
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Marauder am 07. Januar 2008, 16:58:06
Zitat
Erscheint mir technisch nicht das Problem zu sein, man müsste die gesamte Sonde dann kompakter bauen (damit die Sonde nicht zerreisst) und damit wird die auch teurer.

Nüchtern betrachtet bräuchte man diesen Rettungsturm doch eigentlich nur für den Reaktor selbst und nicht für die ganze Sonde?
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 14. Januar 2008, 23:18:11
Hallo Raumfahrtbegeisterte,

weis jemand von euch detailliert über Kernspaltreaktoren bescheid die Im Weldraum eingesetzt werden können?

Es geht mir speziell um den Punkt das im Weltall ja wärme nur abgestrahlt werden kann. Wenn ich richtig informiert bin, (ich bin kein Machinenbauer, sondern E-Technik Ing.) geht eine Ennergieumwandlung von Kernenergie nur über eine Wärmekraftmaschine und dazu braut es soweil mir bekannt ist, eine Kühlung damit z.B. Heliumgas nach einem Turbinendurchlauf gekühlt und dann wieder komprimiert am neuen Prozess mitmachen kann.
Speziell: Gibt es eine Möglichkeit die Restwärme z.B. mittels nachgeschalteter Dampfturbine noch teilweise zu nutzen und hierdurch den Wirkungsgrad zu verbessern und gleichzeitig die Abwärme zu zu senken das mal sie im Weltall schneller wieder los wird?

Gruß, U.Klakow
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Martin am 15. Januar 2008, 01:25:09
Hallo,

schau mal hier http://www.world-nuclear.org/info/inf82.html (englisch) und http://www.bernd-leitenberger.de/zukuenftige_antriebe.shtml (deutsch). Wir haben auch schon Threads zum Thema meines Wissens, nutz mal die Suchfunktion, da findest Du bestimmt was. Ich geh erstmal ins Bett,

Gute Nacht

Martin
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: technician am 16. Januar 2009, 23:07:59
Wie die "orbital debris" quaterly news vom orbital debris Programm der Nasa in ihrer aktuellen Ausgabe vom Januar 2009 berichtet, kam es Anfang July 2008 unerwartet zu einer Trümmerwolke um einen 21 Jahre alten Satelliten, der im Ferbruar 1987 von der damaligen Soviet union gestartet wurde und eine nukleare Stromquelle an Bord hat.

COSMOS 1818 (1987-011A, bzw. 17369) ist der erste von zwei Satelliten (COSMOS 1867, war der andere), welche mit einem weiterentwickelten Nuklearen-Thermoionischen Reaktor ausgerüstet sind, welcher im LEO getestet wurde.

Die Energiequelle von COSMOS 1818 steht in keinem Verhältnis zu den viel einfacheren Thermoelektrischen Nuklear Geräten, welche in den allbekannten Radar-See-Aufklärungssatelliten (RORSATs) in den 70er und 80 Jahren zum Einsatz kamen. Aus der RORSAT-Famile kam COSMOS 954 zu zeifelhaften Ruhm, als er 1978 seine radioaktiven Trümmerteile über Kanada niederregnen lies.

Laut russischen Berichten haben die Reaktoren der beiden Schwestersatelliten 5 und 11 Monate lang gearbeitet. In den folgenden zwei Jahrzehnten kam es zu keinen signifikanten ereignissen bei den beiden Satelliten welche nicht wir Ihre anderen Kollegen der RORSAT Serie in ca.250 km, sondern in rund 800 km Höhe stationiert wurden um vorzeitige Wiedereintritte zu vermeiden.

Bei diesem immer noch nicht geklärten Debris-Ereignis, so der Bericht, wurden Dutzende kleine Trümmerteile freigesetzt.

Nach dem Ereignis, welches um den 4. Juli 2008 stattfand wurde mittlerweile ca. 30 Teile katalogisiert, welche in Orbits von rund 740 bis 860 km bei Umlaufzeiten von 100,4 bis 101,6 Minuten einnehmen.

Weiterhin wird berichtet, dass die Mehrzahl der 30 kleinen Teile sich mit Geschwindigkeiten unter 15m/s vom Satelliten entfernt, was auf ein "verhältnismäßiges Niedrig Energie Ereignis" hindeutet. Gleichzeitig wurde auch sehr kleine Teile freigesetzt, deren Verfolgung nahezu unmöglich sei.

Allerdings deutet viel darauf hin, dass es sich weitestgehen um metallische Komponenten handele, welche Ihren Ursprung im Kühlsystem haben sollen....


Allerdings, so wird berichtet kam es bei dem Schwesterobjekt COSMOS 1867 bisher zu keinem solchen Ereignis.....

mehr auf http://orbitaldebris.jsc.nasa.gov
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: tobi am 16. Januar 2009, 23:14:51
Wie lange dauert es denn bis die Objekte in die Erdatmospäre wiedereintreten ?

OT: Gibt es eigentlich irgendeine Grafik, wo man abhängig von den Bahndaten die Zeit ablesen kann, bis es zu einem Wiedereintritt kommt? Gibt's da vielleicht eine Faustformel oder so?
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: technician am 16. Januar 2009, 23:25:55
Zitat
Wie lange dauert es denn bis die Objekte in die Erdatmospäre wiedereintreten ?

Von den beim ASAT Test von Fengyun-1C (Orbit des Hauptkörpers ca. 850-880km) sind nach zwei Jahren gerade einmal 2% verglüht.

Tobi auf der von mir angegebenen Seite gibt es auch ein Link zu einem Programm namens DAS (ich glaube damit kann man Wiedereintritts-Ereignisse bestimmen - aber das hängt alles auch vom jeweiligen Sonnenzyklus ab) Bei den chinesischen Trümmerteilen wird davon ausgegangen, dass sie erst in 100 Jahren verglüht sein werden zumindest zeigen dies Grafiken auf www.celestrak.com .....

Hier der Aktuelle Debris-Report (auch für unsere ATV-Freunde interessant):
http://www.orbitaldebris.jsc.nasa.gov/newsletter/pdfs/ODQNv13i1.pdf

PS: Melde dich bitte einmal falls du mit DAS experimentiert hast per PN - mir fehlt dazu gerade die Zeit

Liebe Grüße
Thomas
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Pirx am 16. Januar 2009, 23:38:59
Zitat
....Die Energiequelle von COSMOS 1818 steht in keinem Verhältnis zu den viel einfacheren Thermoelektrischen Nuklear Geräten, welche in den allbekannten Radar-See-Aufklärungssatelliten (RORSATs) in den 70er und 80 Jahren zum Einsatz kamen. ....

Servus Thomas! Wie meinst Du das "steht in keinem Verhältnis?". Die Konstruktion des Topaz-1 in dem auch Plazma-A genannten Sat war vielleicht weniger "primitiv", aber radioaktives Inventar und Kühlmittel sind genauso vorhanden. Und die grössere Orbithöhe ist imho erstmal der Tatsache geschuldet, daß man es bei den RORSATs der ersten Generation nicht immer geschafft hat, das radioaktive Material bei Missionsende des Satelliten in eine höhere Umlaufbahn zu schaffen.
Übrigens soll der Betrieb von Cosmos 1818 bei einigen Experimenten auf Satelliten in wissenschaftlicher Mission für falsche Meßergebnisse gesorgt haben. Nach Quellenlage könnte es sein, daß ein gewisser Gorbi die Weiterentwicklung von Radarsatelliten mit Atomstromversorgung schließlich abbrechen ließ.

Gruß  Thomas

P.S.:
http://www.bernd-leitenberger.de/cassini-rtg.shtml
http://en.wikipedia.org/wiki/Topaz_Nuclear_Reactor
http://www.astronautix.com/craft/plazmaa.htm
http://www.friends-partners.org/partners/mwade/craft/usa.htm
http://de.wikipedia.org/wiki/RORSAT
http://www.svengrahn.pp.se/trackind/RORSAT/RORSAT.html
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: technician am 16. Januar 2009, 23:49:35
Hallo Thomas ich denke, dass damit die Bauweise und die zum Einsatz gekommene Technologie bewertet wurde - nicht die eigentliche Leistungsfähigkeit oder die an Bord befindliche strahlende Masse...

Egal wie- ich bin der Meinung, dass man das tickende Zeug da lassen sollte wo es ist - in der Erde oder halt im Raum wo es seine natürliche Position hat.....   ich denke das sollte weitestgehend möglich sein.

Thomas
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Pirx am 31. Januar 2009, 13:03:18
Zitat
...COSMOS 1818 (1987-011A, bzw. 17369) ist der erste von zwei Satelliten (COSMOS 1867, war der andere), welche mit einem weiterentwickelten Nuklearen-Thermoionischen Reaktor ausgerüstet sind, welcher im LEO getestet wurde.....
COSMOS 1818 ist eine Entwicklung des KB Arsenal aus Leningrad,
dort gibt es auch eine künstlerische Darstellung des Satelliten im Orbit, noch ohne den Schwarm von Debris (evtl. aus Tropfen von ausgetretenem Reaktorkühlmittel):

(http://www.raumfahrer.net/forum/yabbfiles/Attachments/up017668.jpg) (http://www.raumfahrer.net/forum/yabbfiles/Attachments/up017666.jpg)
(Quelle: KB Arsenal)
(zum Vergrößern anklicken)

Cosmos 1818 hat, wie auch in der Darstellung hier sichtbar, keine Radarantennen für die Ozeanüberwachung, und lt. KB Arsenal auch keinen abtrennbaren Reaktorkern. Wenn er denn irgendwann (nach aktueller russischer Berichterstattung im Jahre 2045) den Wiedereintritt beginnt, dann mit dem kompletten TOPAZ-Reaktor (im Bild am rechten Ende des Satelliten).

Gruß   Thomas
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Pirx am 01. Februar 2009, 18:36:10
Zu Cosmos 1818 siehe auch:
http://www.raumfahrer.net/news/raumfahrt/31012009165135.shtml

Gruß   Thomas
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Martin am 07. Juni 2010, 08:30:46
Weil wir hier (http://www.raumfahrer.net/forum/smf/index.php?topic=4225.msg150301#msg150301) gerade darauf gekommen sind: Hier (http://www.cddc.vt.edu/host/atomic/images/ktntb.jpg) und hier (http://www.nasaimages.org/luna/servlet/detail/nasaNAS~5~5~20127~125300:Destruction-of-KIWI-Nuclear-Reactor) gibt es Bilder vom KIWI-TNT Test. Verwendet wurde ein KIWI B Reaktor mit 1000 MWt Leistung.
Fuenf dieser Reaktoren wurden gebaut und bis 1964 unter normalen Bedingungen in Nevada getestet. Dabei verbrauchten die Reaktoren 66 lbs/sec (30 kg/s) LH2. (Nuclear propulsion-a historical perspective, Stanley Gunn, Space Policy 17, 2001)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: runner02 am 07. Juni 2010, 21:42:57
Zitat
Dabei verbrauchten die Reaktoren 66 lbs/sec (30 kg/s) LH2

Welche Ausströmgeschwindigkeiten wurden dabei gemessen??

Zitat
KIWI B Reaktor mit 1000 MWt Leistung

Weißt du zufällig, wieviel Masse diese hatten?
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Martin am 08. Juni 2010, 04:16:02
Hier gibt es jede Menge Diagramme und Graphiken zu den Rover Reaktoren: Klick (.pdf) (http://fti.neep.wisc.edu/neep602/SPRING00/lecture13.pdf)

Den hoechsten Schub erreichte das Triebwerk Phoebus-2A mit 930 kN bei 120kg/s LH2 Fluss und 5,000MWt (2,3kg/MW), den hoechsten Impuls Pewee mit 838 sec (8212 m/s).
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: runner02 am 08. Juni 2010, 20:01:07
Zitat
Rover Reaktoren
Die waren Mobil? Ist ja krass...

Interessant...

8212 m/s diese Performance ist fast doppelt so gut wie die von chemischen Triebwerken, wohl aber noch verbesserungswürdig...
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Pirx am 08. Juni 2010, 20:28:35
Zitat
Rover Reaktoren
Die waren Mobil? Ist ja krass...
Nur insofern, als dass sie auf Eisenbahnschienen zum Teststand befördert wurden.

Gruß   Thomas
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Martin am 10. Juni 2010, 03:08:02
Die waren Mobil? Ist ja krass...

Das Programm hiess so, hat nichts mit Rovern im Sinne von Fahrzeugen zu tun.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 31. Juli 2010, 23:20:35
Hallo Space Mitbegeisterte,

da ich mich schon längere Zeit immer mal wieder mit elektrischen Raumantrieben beschäftige und hier im speziellen mit dem VASIMR Antrieben ( http://www.adastrarocket.com/CostaRica.html (http://www.adastrarocket.com/CostaRica.html) )
Stellt sich natürlich die Frage woher man Energien von 200kW oder mehr bekommen kann.
Vor allem wenn man an bemannte Missionen zum Mars oder nach weiter raus denkt bracht man wohl Nuklearenergie und zwar keine RTGs.
Ich habe zwar da ein paar Ideen aber vielleicht weiß da jemand näheres.

Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Martin am 01. August 2010, 09:46:46
Schau mal in diesen Thread, da gibt es schon einiges zum Thema:

http://www.raumfahrer.net/forum/smf/index.php?topic=4178.15
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 01. August 2010, 13:19:19
Da hast du recht, aber die Diskussion geht mir an der Fragestellung etwas vorbei.
Zum einen denke ich nicht an RTG's die sind einfach zu Leistungsschwach.
Und direkt durch Kernbrennkammer geleitetes Gas ist zwar recht gut im Verhältnis zu chemischen Triebwerken und hat auch einen hohen Schub, ist aber von der Ausströmgeschwindigkeit mindestens um den Faktor 4 schlechter als VASIMR.
Ich denke dabei eher an ein Laufwellenreaktor wegen der sehr guten Brennstoffausnutzung,
Dann vielleicht Gasturbine(n) und nachgeschaltet vielleicht eine Dampfturbine.
Die Kühlung über Strahlungskühlflächen, vielleicht
im 90° Winkel um das Schiff angeordnet, sodass sich vielleicht bei beidseitiger Abstrahlung ein Kühlfläche von fast 8x der Einzelgröße einer Kühlfläche ergibt.
Damit die Kühlflächen möglichst leicht sind, könnte man die Flächen ähnlich Blättern von Bäumen konstruieren, relativ dick am Astansatz mit Kühlflüssigkeit gefüllt und weiter an der Peripherie die Wärmeleitung über Kohlenstoffnanofassern, die haben immerhin einen spezifische Wärmeleitung von 6000W/m.
das ist so der Faktor 20!
   
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: holleser am 02. August 2010, 07:52:08
Es wird ein kompackter Nuklearreaktor Benötigt, wie er Versuchsweise schon vor 45 Jahren in einem Flugzeug geflogen ist.(siehe Text unten) die Amerikaner haben zur gleichen Zeit ein ähnliches Projekt gehabt, habe dieses aber im gegensatz zu den Russen aber nicht bis zu dem Punkt gebracht, dass das Flugzeug vom Reaktor getrieben wird.

An-22PLO
Prototyp für ein nuklear angetriebenes Flugzeug. Dazu wurde auf Beschluss der Regierung vom 26. Oktober 1965 die Maschine mit der Werksnummer 01-07 mit einem Atomreaktor ausgerüstet. Die Abschirmung zum Schutz der Besatzung wurde in der Maschine mit der Werksnummer 01-06 erprobt. Beim Start wurden die vier 13.000 PS Triebwerke mit Kerosin betrieben, jedoch beim Flug übernahm der Reaktor mit vier mal 8900 PS die Energieversorgung der Triebwerke. Die Maschine sollte so eine Reichweite von 27.500 km erreichen. Der Reaktor traf im August 1972 in Moskau ein und schon Anfang September 1972 wurde die Maschine nach Semipalatinsk verlegt, wo die Flugerprobung begann. Insgesamt wurden 23 Flüge mit der Besatzung Samowarow, Gorbik und Worotnikow unter dem Projektnamen "Storch" durchgeführt. Trotz befriedigender Ergebnisse wurde das Projekt aus Bedenken zur Sicherheit bei Unfällen eingestellt.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: knt am 02. August 2010, 07:56:44
Hier haben wir einiges über Nuklear Reaktoren in der Raumfahrt geschrieben: http://www.raumfahrer.net/forum/smf/index.php?topic=4664.150

Interessant auch: http://qhxb.lib.tsinghua.edu.cn/myweb/english/2007/2007e3/252-260.pdf (wobei das eher über einen thermonukleare Antrieb ist.)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Schillrich am 02. August 2010, 09:54:58
Hallo,

ich erstelle diesen Sammelthread, um Diskussionen zu nuklearen Energieversorgungskonzepten in der Raumfahrt zu konsolidieren.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: knt am 05. August 2010, 02:32:14
In der irdischen Atomenergie wird ja wohl vorallem Uran 235 mit einer Halbwertszeit von ~700 millionen Jahren genutzt. Ist es technisch möglich in der Raumfahrt, bei der der Energiebedarf ja in der nächsten Zeit bei ~1MW liegen wird einen Brenntstoff mit deutlich niedrigerer Halbwertszeit zu nutzen? Vielleicht so 100Jahre?

Sprich: Funktioniert Atomstromproduktion prinzipell nur mit Isotopen mit wahnwitziger Halbwertszeit, oder sind diese nur wirtschaftlich am sinnvollsten?
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Martin am 05. August 2010, 03:24:00
Hallo,

die HWZ hat bei der Kernspaltung keinen grossen Einfluss. Prinzipiell geht es hier um die Verfuegbarkeit: U235 ist das einzige natuerlich vorkommende Isotop (wenn man mal von extrem geringen Spuren von 239Pu usw absieht), das sich zur Kernspaltung nutzen laesst (besser gesagt mit dem man eine Kettenreaktion erzeugen kann, spalten laesst sich fast alles). Genutzt werden koennen weiterhin auch 239Pu, 241Pu und 233U. Diese muessen aber aus anderen Isotopen erbruetet werden, die Plutoniumisotope aus 238U, das 233 aus 232Th. Genutzt werden diese auch schon, ein Teil der Energieproduktion eines normalen Leistungsreaktors kommt auch von 239Pu, das dort als Nebenprodukt erzeugt und teilweise wieder gespalten wird bzw aus gebrauchten Brennelementen extrahiert und als MOX wieder zum Einsatz kommen kann.

Aus Sicherheitsgruenden duerfte aber eine Loesung auf Basis von 235U die beste Loesung sein, da es durch die hohe HWZ die geringste Aktivitaet all diese Isotope aufweist und so vor dem Flug bzw. bei einem potentiellen Startunfall am einfachsten zu Handhaben ist.

HWZ:

233U - 1.592e5 a
235U - 7.038e8 a
239Pu - 2.411e4 a
241Pu - 14.1 a

Siehe auch: Fissionable Materials (engl) (http://nuclearweaponarchive.org/Nwfaq/Nfaq6.html#nfaq6.2)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Schillrich am 05. August 2010, 12:04:47
Technischer Post zur Zusammenführung der Threads "Radioaktive Raumfahrt" und "Nukleare Energieversorgung".
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 09. August 2010, 23:11:51
Falls es jemanden interessiert, hier ne Info zum Laufwellenreaktor:
http://de.wikipedia.org/wiki/Laufwellen-Reaktor (http://de.wikipedia.org/wiki/Laufwellen-Reaktor)

Bei min.60 Jahren Nutzungsdauer kann man schon ganz schön oft zwischen Erde und Mars hin und her Pendeln. nimmt man 2x39 Tage mit VASIMR Triebwerken mit jeweils 14 Tagen in den Parkorbits um die Erde oder den Mars reicht das für ca. 410 Flüge, das ist dann so ähnlich wie mit der Bundesbahn, die benutzen auch uralte Züge mit Klimageräten ...
Na ja, Schwamm über die schweißnaßen  stellen.

Hrüße an alle; Klakow
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Schillrich am 10. August 2010, 06:02:39
Naja,

diese 39-VASIMR-Tage sind PR-Zahlen mit einer ganzen Reihe Annahmen. Wie ein Betrieb mal wirklich aussähe, kann ehrlich noch niemand sagen. Außerdem ändert sich die Orbitkonstellation zwischen Erde und Mars ständig.

Das mit der "Travelling Wave" ist erst mal nur ein Konzept. Wo siehst du die Vorteile zu "normalen" Reaktoren?
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: holleser am 10. August 2010, 12:09:41
Wie ich weiter oben schon geschrieben habe brauchen wir nicht das Rad wieder neu zu erfinden. Es gab schon in den 60ern Versuche mit Reaktoren in Flugzeugen, und bei en Russen wurde er sogar zum Antrieb genutzt.

Es ist eine politische Entscheidung, bzw eine Umweltschutzfrage ob es einen Reakto im Orbit geben wird.

Die erste praktikabele Anwendung ist ein LEO GSO Schlepper, mit einem Sehr großen, oder einem Cluster aus extrem vielen Ionentriebwerken. Aber genau hier zeigt sich die gefahr eines solchen Systems, fällt das System auf dem Rückweg aus, werden hochradioaktieve Brennelemente in der Atmosphäre Verglühen.

Auf der Erde setzt man in Kernkraftwerken auf mehrfachredundante Systeme, im all können diese zwar einen ausfall kompensieren, eine nicht unwahrscheinkiche Kollision trifft aber alle Systeme
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: websquid am 10. August 2010, 20:40:59
Das mit der "Travelling Wave" ist erst mal nur ein Konzept. Wo siehst du die Vorteile zu "normalen" Reaktoren?
Der Hauptvorteil ist, das man ca 60 Jahre, also die ganze Lebensdauer (die hier genannt wurde) ohne Austausch von Brennelementen auskommen kann. Das erspart einem komplizierte Austauscharbeiten im Orbit. Das unterscheidet den TWR von klassischen Reaktoren. Allerdings haben alle existenten und theoretischen Reaktoren derzeit ein Problem: Um die 39 Tage Reisezeit zu erreichen, haben sie schlichtweg zu geringe Leistungsdichten: Sie sind allesamt zu schwer

mfg websquid
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Schillrich am 10. August 2010, 21:09:48
Hallo websquid,

das mit den 60 Jahren ist wohl in der Anwendung eher theoretischer Natur. Immerhin müsste man dann auch "Brennstoff" für diese Dauer mitnehmen, also Masse. Daher sehe ich keinen echten Vorteil dieses Designs.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: websquid am 10. August 2010, 21:13:01
WENN man so eine lange Lebensdauer erzielen will, ist das ein gutes Konzept - ansonsten ist es überflüssig diese Masse mitzunehmen. OB man so eine lange Lebensdauer überhaupt erzielen wollen sollte, ist eine andere Frage (diskutieren wir ja auch gerade unter "GSO-Station"). Da lautet die Antwort wohl tatsächlich eher nein

mfg websquid
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: runner02 am 11. August 2010, 11:52:22
Zitat
das mit den 60 Jahren ist wohl in der Anwendung eher theoretischer Natur. Immerhin müsste man dann auch "Brennstoff" für diese Dauer mitnehmen, also Masse. Daher sehe ich keinen echten Vorteil dieses Designs.

Wenn man bei einem NEA Uran sammeln könnte, wäre es schon sinnvoll, denn nur der innere Kern dieses Reaktortyps braucht angereichertes Uran.
Ansonsten wäre er wohl zu sperrig...

Zitat
WENN man so eine lange Lebensdauer erzielen will, ist das ein gutes Konzept - ansonsten ist es überflüssig diese Masse mitzunehmen. OB man so eine lange Lebensdauer überhaupt erzielen wollen sollte, ist eine andere Frage (diskutieren wir ja auch gerade unter "GSO-Station"). Da lautet die Antwort wohl tatsächlich eher nein
Genau... Wenn vorher die Lebenserhaltungssysteme und die Hülle zusammenbrechen hat man nichts von so einem Reaktor... Wie wären 10 Jahre geplante Laufzeit?
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 12. August 2010, 02:30:49
Liebe Raumfahrtfreunde,

der Hauptvorteil ist das in chemischen Treibstoffen halt sehr viel weniger Energie drin steckt als in Kernbrennstoff. Im wesentlichen will man ja dem Treibstoff eine möglichst hohe Ausströmgeschwindigkeit geben. Die wichtigste Frage ist dabei das Verhältnis Treibstoff ISP zur Reaktor und Triebwerksmasse.
Die Triebwerksmasse ist bei VASIMR relativ klein, der Reaktor wird aber sicher einen erheblich größeren Prozentsatz einnehmen.
Mit Reaktor meine ich nicht nicht nur den Nuklearteil sondern auch alle Teile die Notwendig sind um aus der Kernbrennenergie Strom zu erzeugen.

Allerdings fehlen mir zu vielen Punkten noch Infos,
da währen z.B. was für Magnetspulen werden derzeit beim VX200 VASIMR verwendet. --> Masse wie groß?
Wieviel an  Baugruppenmasse muss man einplanen, um die Abwärme des Turbinen-Generatorsystems bei bestimmten Temperaturen der Abstrahlflächen zu erreichen.
Gibt es dazu schon Überlegungen so was mittels C-Nanotubes zu verbessern?

Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: runner02 am 12. August 2010, 15:41:08
Zitat
bestimmten Temperaturen der Abstrahlflächen zu erreichen.
Gibt es dazu schon Überlegungen so was mittels C-Nanotubes zu verbessern?

In der Tat habe ich da mal was gelesen. Also das CNT in Computern die Kühlung revolutionieren könnten, also Wasserkühlung ohne Pumpe durch CNT...

Aber wenn du bedenkst: Ein Reaktor hat vielleicht 50% Wirkungsgrad.
Der Rest wird in Wärme umgewandelt.

Bei 100 MW, die man für die 39-Tage-Reise zum Mars bräuchte, muss man also ~50MW an Wärme abgeführt werden...
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Basileios am 13. August 2010, 13:54:50
Die Reisezeit auf 39 Tage zu verkürzen ist auch grober Unfug. Da fliegt man lieber etwas länger, nimmt dafür aber ein Vielfaches an Nutzlast mit.

-----------------------------

Mich würd mal interessieren, warum keiner die Entsorgung von Atommüll auf stabilen Umlaufbahnen um die Sonne ins Auge fasst. Wenn man Brennstäbe wiederaufbereitet bleiben nur vergleichsweise kleine Mengen nicht wiederverwertbarer, hochradioaktiver Stoffe übrig. Im Großen und Ganzen kommen die deutschen Atomkraftwerke auf wenige Tonnen pro Jahr, wenn man die Brennstäbe konsequent aufbereitet.

RTGs in Raumsonden sind bereits so verpackt, dass die bei einem Fehlstart einer Trägerrakete nicht zerbrechen und weite Gebeite verseuchen. Könnte man den Atommüll nicht ähnlich verpacken, auf die Spitze einer Ariane setzen und für immer umweltschonend entsorgen?

Was ich bei den "Umweltschützern" von SPD und Grünen nicht verstehe ist warum sie gerade auch wegen der Abfallfrage gegen Kernenergie sind, dabei aber alle bisher vorgeschlagenen Endlagerlösungen als ungenügend abtun. Irgendwo müss der bereits vorhandene Atommüll doch hin?

Entsorgung im Weltraum würde auch die Nachfrage nach Stufen und Triebwerken ankurbeln, die Starteinrichtungen besser auslasten und so insgesamt zu einer Kostensenkung führen.

Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Schillrich am 13. August 2010, 17:10:33
Einer der großen Unterschiede zwischen einem "jungfräulichen" Brennelement (z.B. RTG bei Start) und einem ausgebrannten Brennelement eines Reaktors ist ihr Inhalt. In einem ausgebrannten Element befinden sich eine Vielzahl von instabilen und hoch aktiven Spaltprodukten, die in der Umwelt u.a. von Organismen aufgenommen werden können. Dagegen ist das angereicherte Uran in einem Brennelement regelrecht harmlos. Das Eine kann man (bei einem Fehlstart) "getrost" als Schwermetall auf der Oberfläche verteilen, das Andere besser nicht.

Und was sind "sichere Umlaufbahnen"? Wer kann sagen, wie sich diese Endlager in 1000 Jahre bewegen und wo sie wieder vorbei kommen? So ähnlich hat man mal die Meere als "Fass ohne Boden" wahrgenommen, was sie offensichtlich nicht waren.

Daher gibt es schon ganz grundlegende, konzeptionelle Einwände gegen ein Endlager im All. Die Idee wird nur immer wieder von jemandem aufgegriffen und publiziert (z.B. auch mal von einem Technologie-Philosophen in Spektrum der Wissenschaft).
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Basileios am 13. August 2010, 19:21:12
Es gibt Umlaufbahnen um die Sonne, die sollen für Millionen Jahre stabil sein.

Man könnte den Atommüll auch in extrem sicheren Kapseln verpacken, die auch ein Explosion und einen Widereintritt unbeschadet überstehen?
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Ruhri am 13. August 2010, 19:54:09
Hm, und du möchtest dein Leben darauf verwetten, oder? Ich bin definitiv nicht überzeugt...
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Schillrich am 13. August 2010, 19:57:13
So "sicher" wie die Castoren und der Salzstock? Wir können mit unserer Technik nicht für Jahrtausende planen, schon gar nicht zertifizieren und absicher.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Basileios am 13. August 2010, 21:39:36
Hm, und du möchtest dein Leben darauf verwetten, oder? Ich bin definitiv nicht überzeugt...

Ja. Die Chance, dass ein "Castor" von einer stabilen Umlaufbahn um die Sonne so abgelenkt wird, dass er die Erde trifft, ist wirklich verschwindend gering.

Und warum sollte man den Atommüll nicht so verpacken können, dass die Kapseln eine Startexplosion und einen Widereintritt überstehen ohne zu zerbrechen? Solch eine Technik gibt es schon.

Ich finde die Möglichkeit sollte wenigstes ernsthaft studiert werden. Es ist die einzige Möglichkeit, den Atommüll dauerhaft aus der Biosphäre zu entfernen.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Ruhri am 14. August 2010, 00:19:14
Die Belastungen bei Starts (und unkontrolliertem Eintreten in die Atmosphäre) sind enorm, und wir reden über tausende Tonnen strahlendem Material, dass weit (= mit viel Beschleunigung = mit viel Schub) von der Erde entfernt werden müsste. Die Kosten wären mit Sicherheit unbezahlbar und wenn nur einer von tausend Starts fehlschlägt, haben wir eine riesige Verstrahlung unserer irdischen Biosphäre mit entsprechend heftigen Schäden und erneut immensen Kosten.

An dermaßen stabile (und schwere) Behälter, die den Atommüll sicher einschließen, was auch immer passiert, vermag ich beim besten Willen nicht zu glauben. Oder wieviel Atommüll willst du pro Raketenstart entsorgen? 10kg bei 100 Tonnen Abschirmung?
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Basileios am 14. August 2010, 00:52:38
Bernd Leitenberger hat die Geschichte mit dem Atommüll mal durchgerechnet:

http://www.bernd-leitenberger.de/blog/2009/10/15/atommuellentsorgung-im-all/ (http://www.bernd-leitenberger.de/blog/2009/10/15/atommuellentsorgung-im-all/)

Die NASA hat in den 70ern anscheinend Atommüllentsorgung mit dem Shuttle untersucht.

Er schlägt vor, den Atommüll in einer FOTON-Kapsel einzuschließen. Die scheinen sehr stabil zu sein. Solange der Atommüll bei einem Fehlstart nicht zerstäubt sondern mit der Kapsel an einem Stück ins Meer fällt, sehe ich kein Problem.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: knt am 14. August 2010, 01:03:43
Mal abgesehen davon das die Diskusion nun doch arg offtopic ist. Aber wie lange wird eine Fotonkapsel wohl dem Meerwasser wiederstehen können? Ich habe Bilder von Schlachtkreuzern im Kopf, die im ersten Weltkrieg gesunken sind... Wir reden hier von MILLIONEN Jahren. In diesem Maßstab verändert sich die Geographie der Erde selbst. Vor 500 Millionen Jahren sah die Erde etwa so aus:

(http://www.raumfahrer.net/forum/yabbfiles/Attachments/up009565.jpg)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: GlassMoon am 14. August 2010, 03:20:51
Nach über 2000 Atomwaffentests (in nur ca. 60 Jahren), mehreren Reaktorunfällen und allein der radioaktiven Belastung, die durch Kohlekraftwerke und Erdölverbrauch freigesetzt wurde/wird muss man sich fragen, ob es tragisch wäre, wenn eine kleine Kapsel mit radioaktiven Stoffen mitten im Atlantik untergeht.
Das würde doch unter den künstlich verursachten und natürlichen Strahlungsquellen (fast) nicht ins Gewicht fallen.
Versteht mich bitte nicht falsch, die Meere sind natürliche keine Müllhalde. Aber dennoch wäre es meiner Meinung keine riesige Umweltkatastrophe, wenn mal ein RTG oder kleiner Reaktor bei einem Fehlstart nicht intakt bleibt und radioaktives Material freigesetzt wird - natürlich soll das unbedingt vermieden werden, keine Frage. ;)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Schillrich am 14. August 2010, 06:44:48
Guten Morgen,

lasst uns jetzt wieder bei nuklearer Energieversorgung für die Raumfahrt im All bleiben, nicht bei Atommüllsorgen der Menschheit an sich.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: knt am 14. August 2010, 07:55:29
Aber dennoch wäre es meiner Meinung keine riesige Umweltkatastrophe, wenn mal ein RTG oder kleiner Reaktor bei einem Fehlstart nicht intakt bleibt und radioaktives Material freigesetzt wird - natürlich soll das unbedingt vermieden werden, keine Frage. ;)
Das ist wahr. Aus diesem Grund habe ich auch nichts gegen nukleare Raumfahrt. Basileios, hat aber von ganz anderen Dimensionen gesprochen - Nämlich von der Entsorgung von einigen 100 Tonnen Abfall pro Jahr. Zwei Paar Schuhe!

Ich gehe dabei im grunde nur von Mission zum Mars und darüber hinaus aus. Nuklear Technik spielt seine Stärken besonders auf langen strecken aus, auf denen man sonst (alb-)traumhaft viel chemischen Treibstoff brauchen würde. Über nuklearer Raumfahrt im LEO habe ich mir noch keine abschließende Meinung gebildet - bin also erstmal skeptisch ;)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: runner02 am 14. August 2010, 15:45:23
Zitat
Über nuklearer Raumfahrt im LEO habe ich mir noch keine abschließende Meinung gebildet - bin also erstmal skeptisch

Dort gibt es nichts, was du nicht auch mt Solarzellen machen könntest, noch dazu ohne (geringes) Risiko.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: liam.int am 14. August 2010, 17:58:57
Zitat
Die Triebwerksmasse ist bei VASIMR relativ klein, der Reaktor wird aber sicher einen erheblich größeren Prozentsatz einnehmen.
Mit Reaktor meine ich nicht nicht nur den Nuklearteil sondern auch alle Teile die Notwendig sind um aus der Kernbrennenergie Strom zu erzeugen.
Dass VASIMR vergleichweise leicht ist, halte ich für einen Gerücht. Dieses Hybrid Treibwerk ist recht sperrig gebaut und bleibt nicht die einzige Alternative für einen Mond/Mars tug im 0,5 MW-1,5 (5) MW Bereich. ... Und in diesem Bereich kommt fast nur nuclear power source in Frage.

Der Reaktor an sich ist nicht so schwer, ebenso die Wandler  sind noch akzeptabel, je nach Lesitung die man benötigt. Ein Problem entsteht erst dann, wenn man mehr Leistung benötigt, so braucht man auch mehr Wandler und mehr Wärme die abgeführt werden muss. D.h. die Radiatoren sind der Knackpunkt. Ich habe noch keine Rechenstudien gemacht, aber ich erwarte keinen Wunder, vorallem nicht bei 1 MWe Auslegung.

Zitat
Dort gibt es nichts, was du nicht auch mt Solarzellen machen könntest, noch dazu ohne (geringes) Risiko.
Für LEO Anwendungen finde ich persönlich solarthermische Systeme sogar besser als Photovoltaik.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Ruhri am 15. August 2010, 13:15:09
Die werden meines Wissens nach bislang in der Raumfahrt nicht eingesetzt, und dafür muss es einen Grund geben. Worin siehst du denn bei dieser Technologie die Vorteile (gegenüber der Photovoltaik)?
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Schillrich am 15. August 2010, 13:30:39
Photovoltaik wandelt die eingestrahlte Sonnenleistung sehr direkt in elektrische Leistung um. Bei solarthermischen Anlagen muss noch eine Wärme-Kraft-Maschine nachgeschaltet werden, um aus der Wärme Strom zu machen.
Einen guten Wirkungsgrad erkauft man sich durch höhere Komplexität und Masse der gesamten Maschine.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: knt am 15. August 2010, 18:54:24
Wärme-Kraft Maschinen sollten in der Schwerelosigkeit doch ganz besonders problematisch sein. Den irgendwie muss man das Momentum der Drehung ja wieder ausgleichen - oder?
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: liam.int am 15. August 2010, 20:36:31
Wenn man die Leistungsdichte betrachtet, so gab es Auslegungsstudien bei denen die Leistungsdichte eines solarthermischen Systems größer war als die der Solarzellen (bei GaAs bin mir aber nicht sicher) Auch die Leistung pro Fläche die man erzielt, ist ebenso anscheined höher. Damit reduziert man die Wahrscheinlichkeit eines Treffers durch kleine Brocken usw. Dazu kommt noch, dass die Solarzellen anfälliger gegen die Strahlung sind (Im Vergleich zu Linsen und Konzetratoren).
Die Energiewandlung muss nicht unbedingt mit einer Wärmekraftmaschine erfolgen (thermoelektrisch, thermionisch) und zum Teil in einer Kaskade um den Wirkungsgrad zu erhöhen.

Ein Brayton bzw. Stirling Gerät würde man dann sowieso redundant einbauen, evtl. könnte man da auch das Momentum zum Teil ausgleichen. Beide haben aber evtl. mehr Strukturmasse und sind anfälliger als thermoelektrische Wandler.

Technologietransfer finde ich jedoch viel wichtiger. Das Knowhow würde sich später bei Kernreaktoren auszahlen.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Schillrich am 16. August 2010, 07:31:45
Wärme-Kraft Maschinen sollten in der Schwerelosigkeit doch ganz besonders problematisch sein. Den irgendwie muss man das Momentum der Drehung ja wieder ausgleichen - oder?

Hallo knt,

auch ein (typischer) Reaktor braeuchte eine Waermekraftmaschine, um das erwarmte Arbeitsmedium zu nutzen.
Drehmoment und -impuls an sich sind auch nicht schlimm. In Raketenstufen drehen sich auch Turbinen und Pumpen in den Foerdersystemen. Auf der ISS rotieren die Solarzellen um 1 und 2 Achsen, die Radiatoren rotieren und an Bord wird immer wieder mal eine Zentrifuge gestartet oder gestoppt.
actio = reactio gilt natuerlich, aber man kann es beherrschen.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: runner02 am 16. August 2010, 16:20:13
Zitat
Damit reduziert man die Wahrscheinlichkeit eines Treffers durch kleine Brocken usw

Wenn eine Solarzelle getroffen wird, fällt ein Teil aus und liefert somit keine Energie mehr.
Wen ein Solarthermisches System getroffen wird, läuft die Flüssigkeit aus, und du hast 0 Energieausbeute.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: websquid am 16. August 2010, 16:26:20
Da wird man dann wohl Sicherheitsventile einbauen, so dass dann möglichst wenig ausläuft. Das wird sicher nicht das ganze System zerstören können
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Ruhri am 16. August 2010, 16:28:45
Das würde man sicherlich, aber die Fläche, die dabei dann verloren ginge, wäre meines Erachtens größer als bei einem photovoltaischem System.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: liam.int am 16. August 2010, 18:27:36
Wen ein Solarthermisches System getroffen wird, läuft die Flüssigkeit aus, und du hast 0 Energieausbeute.
Die einzige Flüssigkeit die mir im Moment einfällt wäre Cs bzw. Cs-Ba von TEC oder Li von einer der Heatpipes. Der Konzetrator und Reciever sind doch fest und die Linse (Fokusier-Reflektor) doch auch. Oder haben die eine aktive Kühlung? Selbst wenn Konzetrator und Reciever gekühlt werden, ist deren Fläche im Vergleich zu Linse eh gering. 
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Schillrich am 16. August 2010, 18:34:03
Lasst uns in diesem Thread wieder über nukleare Technologien sprechen. Zu Solarthermie in der Raumfahrt können wir bei Bedarf einen eigenen Thread starten.

Bzgl. der Leitungen ein abschließendes Wort:
An der ISS haben wir außen eine Fülle von Leitungen (btw.  Kabelstränge zählen quasi auch dazu), u.a. im Thermalsystem. Leitungen (und derer "Trefferrisiko") wären also auch in einem solarthermischen System keine unbekannte Größe oder gar ein k.o.-Kriterium.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: websquid am 17. August 2010, 18:50:42
Bezüglich der Leitungen noch der Hinweis: Wenn man nukleare Reaktoren verwendet, muss man die auch kühlen. Wenn man dabei Flüssigkeitskühlung (in Verbindung mit Radiatoren) verwendet (also ähnlich wie bei der ISS), hat man die gleichen Probleme wie bei solarthermischen Systemen. So offtopic war unsere Diskussion also nicht ;)

mfg websquid
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Schillrich am 21. August 2010, 13:37:56
Während wir hier gerade auf "nach oben offener" Nukleartechnologie schauen, gibt es auch eine andere Tendenz: kleine und kleinste RTG.

http://solarsystem.nasa.gov/scitech/display.cfm?ST_ID=2149 (http://solarsystem.nasa.gov/scitech/display.cfm?ST_ID=2149)

Während die letzten RTG elektrische Leistungen bis zu 285 Watt lieferten, haben die sich jetzt in der Entwicklung befindlichen beiden Systeme SRG (Stirling Radioisotope Generator) und MMRTG (Multi-Mission RTG) Anfangsleistungen von nur noch 110W. Diese Entwicklung kommt u.a. daher, dass die Missionen/Nutzlasten vieler Missionen immer kleiner werden. Die NASA und das DOE (Department of Energy) forschen an der Entwicklung und Anwendung kleinster Radioisotope Power Systems (RPS). Man denkt noch weiter, u.a. auch an RPS im mW-Bereich, die dann für eine Vielzahl von Kleinstnutzlasten Anwendung in der Exploration finden könnten:
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Sebastian_K. am 08. November 2010, 14:27:44
Hallo Raumfahrer,

da meine Frage im Frage und Antwort-Thread beantwortet wurde, wie ichs nicht erwartet habe, Danke für die ausführlichen und einleuchtenden Beiträge  :D, schreibe ich hier weiter um den Grundgedanken, Radioaktiver Abfall von der Erde weg, weiterzuverfolgen.

Ich hab einen interessanten Bericht in der Wikipedia gefunden, der sich mit verschiedenen nuklearen Antriebsstudien befasst.
http://de.wikipedia.org/wiki/Nuklearer_Pulsantrieb (http://de.wikipedia.org/wiki/Nuklearer_Pulsantrieb)
Demnach würde dieses Orion-Projekt dort und das Antimaterie-Projekt(hui, die Amis wieder, Antimaterieantrieb, kennt man das nicht aus dem Fernsehen?...beam me up scotty... ;-))
laut dem was dort steht doch eigentlich recht aussichtsreich sein, wenns wohl keine so enorme Radioaktivität und dessen Gefahrenpotenial hätte.

Die Frage die sich für mich aus beiden Themenbereichen stellt ist, wie ist das mit einem Radioisotopengenerator, könnte man so den anfallenden Abfall aus den Kernkraftwerken weiternutzen, in dem man es in solchen Generatoren weiterzerfallen lässt?

Grüße

Sebastian

P.s.: radioaktiver Abfall aus einem Kohlekraftwerk?!?!?! Ich meine ich wohne direkt neben eins der moderneren Kohlekraftwerke, aber davon hab ich noch nichts gehört bzw. gelesen und die Leute "grinsen" auch nicht mehr als ich hier. ;-)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Nitro am 08. November 2010, 14:42:56
Die Frage die sich für mich aus beiden Themenbereichen stellt ist, wie ist das mit einem Radioisotopengenerator, könnte man so den anfallenden Abfall aus den Kernkraftwerken weiternutzen, in dem man es in solchen Generatoren weiterzerfallen lässt?

Radioaktives Material ist nicht gleich radioaktives Material. Man braucht eine gute Mischung aus geringer Halbwertzeit und hoher Waermeabgabe um diese fuer RTGs zu verwenden. Abfall aus Kernkraftwerken ist daher fuer Generatoren ungeeignet.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Sebastian_K. am 08. November 2010, 15:30:54
Ja Nitro danke, habs nochmal hier nachgelesen.
http://de.wikipedia.org/wiki/Radioisotopengenerator (http://de.wikipedia.org/wiki/Radioisotopengenerator)

So ein mist und nach unten, in den Kern selbst zurück, geht auch nicht. :-[

Grüße
Sebastian
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: runner02 am 08. November 2010, 15:38:54
Zitat
So ein mist und nach unten, in den Kern selbst zurück, geht auch nicht.

Wie wärs damit: in eine tiefe Schlucht, zurück zum Absender...
Oder in einen Vulkanschlot (da kommts aber wahrscheinlich wieder - in niedriger Konzentration - raus...)
Und tiefe erdölbohrungen oder in den Mariannengraben?

Ob das ausreichen würde?
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Ruhri am 08. November 2010, 16:19:42
Du hast aber auch nie deinen Mark Brandis gelesen, wie?  ::)

(Da hatte man den Atommüll im Kilimandscharo abgeladen - dummerweise wurde der dann wieder aktiv.)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Martin am 09. November 2010, 04:31:34
P.s.: radioaktiver Abfall aus einem Kohlekraftwerk?!?!?! Ich meine ich wohne direkt neben eins der moderneren Kohlekraftwerke, aber davon hab ich noch nichts gehört bzw. gelesen und die Leute "grinsen" auch nicht mehr als ich hier. ;-)

Sorry, auch OT aber noch im Bezug darauf: Als reduzierendes Material enthaelt Kohle fuer gewoehnlich erhoehte Gehalte (http://de.wikipedia.org/wiki/Uranlagerst%C3%A4tte#.28Braun-.29Kohle_.28Lignite.29) an Uran. Das fuehrt dazu, das man teilweise Uran aus Braunkohlenfilterasche gewinnen kann, was schon in den USA gemacht wurde und derzeit in China und Ungarn wieder untersucht wird.

In Dresden-Gittersee / Freital wurde uranhaltige Steinkohle von 1968 bis 1989 ausschliesslich zur Urangewinnung gefoerdert.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 09. November 2010, 22:02:10
Ich hätte da einen anderen Vorschlag zur Entsorgung, einfach in einen tiefen Krater auf dem Mond versengen, also auf dem Mond aufprallen lassen
Am besten noch auf der Rückseite, oder in ein möglichst tiefes Tal.
Die Radioaktivität sollte dort wohl niemanden stören.
Falls man mal einen Spacelift hat, geht das dann für 500€/kg.
Hat man so was auch auf dem Mond, genügt es ihn vor dem Landen in geeigneter Höhe abzuwerfen, der Rest geht über die erhöhte Bahngeschwindigkeit vom Abwurfpunkt.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Ruhri am 09. November 2010, 22:40:57
Und was machen wir in der Zeit, bis wir tatsächlich einen Weltraumlift bauen können? Bis dahin werden noch tausende Tonnen Atommüll anfallen. Vermutlich wird Atommüllentsorgung per Transmutation früher einsatzbereit sein als per Endlagerung auf dem Mond.

Außerdem, wer möchte Atommüll in einer Weltraumliftkapsel haben, die durch Energieausfall oder Meteoroideneinschlag droht, unkontrolliert auf die Erde zustürzen? Ich nicht, ehrlich gesagt...
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Gertrud am 09. November 2010, 23:49:45

Hallo Zusammen,

wenn dieser Link hier nicht in das Thema passt...
löscht es einfach.

In diesem Tread habe ich ihn noch nicht entdeckt.

https://lasers.llnl.gov/about/missions/energy_for_the_future/life/ (https://lasers.llnl.gov/about/missions/energy_for_the_future/life/)

https://lasers.llnl.gov/about/missions/understanding_the_universe.php (https://lasers.llnl.gov/about/missions/understanding_the_universe.php)

hoffentlich habe ich nicht mit dieser Seite
jetzt hier zum Thema ganz daneben gegriffen... ::)

Gertrud
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Sebastian_K. am 09. November 2010, 23:50:56
P.s.: radioaktiver Abfall aus einem Kohlekraftwerk?!?!?! Ich meine ich wohne direkt neben eins der moderneren Kohlekraftwerke, aber davon hab ich noch nichts gehört bzw. gelesen und die Leute "grinsen" auch nicht mehr als ich hier. ;-)

Sorry, auch OT aber noch im Bezug darauf: Als reduzierendes Material enthaelt Kohle fuer gewoehnlich erhoehte Gehalte (http://de.wikipedia.org/wiki/Uranlagerst%C3%A4tte#.28Braun-.29Kohle_.28Lignite.29) an Uran. Das fuehrt dazu, das man teilweise Uran aus Braunkohlenfilterasche gewinnen kann, was schon in den USA gemacht wurde und derzeit in China und Ungarn wieder untersucht wird.

In Dresden-Gittersee / Freital wurde uranhaltige Steinkohle von 1968 bis 1989 ausschliesslich zur Urangewinnung gefoerdert.


Hallo Martin, schon interessant, was man hier so bei Raumfahrer.net erfährt.  
Aber laut den entsprechenden Seiten kann das ja nur eine sehr geringe Menge sein, die für das normale Leben ungefährlich ist? Ich meine die Kohlekraftwerke gibts ja hier nicht erst seit dem Beitrag bzw. solch einer Studie.

So ein Kohlen-RTG wäre im Prinzip ein Kohle-Ofen(um gerade noch on topic zu bleiben)? :D

Grüße

sebastian

Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Schillrich am 09. November 2010, 23:53:42
Gerade noch "on-topic"? ;)

Lasst jetzt mal die Energie - und Entsorgungssorgen unseres Globus ruhen. Hier soll es um die nukleare Energieversorgung im Orbit gehen.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Sebastian_K. am 10. November 2010, 00:22:03
Ja Schillrich, hast ja recht.
Irgendwie bezweifle auch ich, das so ein Satellit mit Kohleuranofen-Generator eine lange "Lebendsdauer" hätte, zumindest ohne Sauerstoff, Wasser und Heizer. ;-)

Tja die Kernfusion wird eine mögliche tragende Rolle in zukünftigen Energieerzeugern auch im Weltraum spielen.
Die Sonne im Kleinformat, dem Weltraum abschauen, wie man "Dampf" macht. Warum nicht. :-)

@ Gertrud
Gibt es da auch ein Link in deutscher Sprache?

Grüße
Sebastian
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Martin am 10. November 2010, 04:06:39

@ Gertrud
Gibt es da auch ein Link in deutscher Sprache?

Grüße
Sebastian

Hallo, diese Programm ist wohl auch wenig weltraumtauglich. Es geht bei LIFE um die Kombination von Kernfusion und -fission. Dieses Jahr ist die National Ignition Facility in den USA in Betrieb gegangen. Diese stellt den Prozess von Wasserstoffbomben im kleinen nach: Laser feuern auf ein Kapsel aus Kernfusionbrennstoff, dieser wird dadurch aufgeheizt, implodiert und die Kernfusion zuendet. Es ist das Konkurrenzverfahren zu ITER mit Magneteinschluss.

Bei LIFE will man nun die Laserfunktionskammer mit Kernspaltungsbrennstoff umgeben. Neutronen welche bei der Kernfusion freigesetzt werden, spalten dann diesen Brennstoff und erzeuegn entsrechend nutzbare Energie (auch ein Prinzip aus Kernwaffen).  Falls das je funktionieren sollte, ist es dennoch zweifelhaft, das auf Raumfahrtgroesse zusammenzuschmelzen.

Martin
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Pirx am 10. November 2010, 07:08:42
Ich hätte da einen anderen Vorschlag zur Entsorgung, ... also auf dem Mond aufprallen lassen
Am besten noch auf der Rückseite, oder in ein möglichst tiefes Tal...Die Radioaktivität sollte dort wohl niemanden stören...
Stören? Bisher weiß man nicht, wie man eine Kontamination des Lebensbereichs von Mondbewohnern durch Mondstaub von den Raumanzügen nachhaltig verhindern kann. Und die natürliche Ausbreitung/Verteilung des Materials wäre auch zu untersuchen. Wenn dieser Mondstaub mit radioaktiven Partikel angereichert ist, wird das nicht zum Vorteil humanoider Mondbesucher sein.

Gruß   Pirx
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: runner02 am 10. November 2010, 11:06:02
Hallo Gertrud,

Zitat
wenn dieser Link hier nicht in das Thema passt...
löscht es einfach.

Besonders der erste Link ist interessant.
Für die Raumfahrt wahrscheinlich lange nicht nutzbar, aber trotzdem - solche Einschnitte sind immer sehr lehrreich ;)
Man sollte sie halt nicht ewig lange diskutieren, das ist dann off-topic.

Zitat
Stören? Bisher weiß man nicht, wie man eine Kontamination des Lebensbereichs von Mondbewohnern durch Mondstaub von den Raumanzügen nachhaltig verhindern kann. Und die natürliche Ausbreitung/Verteilung des Materials wäre auch zu untersuchen. Wenn dieser Mondstaub mit radioaktiven Partikel angereichert ist, wird das nicht zum Vorteil humanoider Mondbesucher sein.
Dazu hätte ich einen Vorschlag:
(Abgesehen von den Kosten) Das nächste Ziel der Hominiden wird wohl ein Pol sein, da es dort mehr Wasser gibt. Also einfach in den Äquator krachen lassen. Obwohl, die Energie, die man zum Mond braucht, damit könnte man es auch auf den Mars schießen (natürlich mit einer 'Landung' mit 12km/sek  ;D ).
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Sebastian_K. am 10. November 2010, 13:48:34
Hallo, diese Programm ist wohl auch wenig weltraumtauglich. Es geht bei LIFE um die Kombination von Kernfusion und -fission. Dieses Jahr ist die National Ignition Facility in den USA in Betrieb gegangen. Diese stellt den Prozess von Wasserstoffbomben im kleinen nach: Laser feuern auf ein Kapsel aus Kernfusionbrennstoff, dieser wird dadurch aufgeheizt, implodiert und die Kernfusion zuendet. Es ist das Konkurrenzverfahren zu ITER mit Magneteinschluss.

Bei LIFE will man nun die Laserfunktionskammer mit Kernspaltungsbrennstoff umgeben. Neutronen welche bei der Kernfusion freigesetzt werden, spalten dann diesen Brennstoff und erzeuegn entsrechend nutzbare Energie (auch ein Prinzip aus Kernwaffen).  Falls das je funktionieren sollte, ist es dennoch zweifelhaft, das auf Raumfahrtgroesse zusammenzuschmelzen.

Martin

Hallo Martin,

Danke für die Übersetzung und grundsätzliche Erklärung.
Hatte mir schon fast gedacht das dieses Projekt was mit dem ITER zu tun hatt, laut den Bildern. Sie gehen also dort einen anderen Weg um das gleiche -  bzw. ein ähnliches Ziel zu erreichen, ok.

Das bringt mich wieder auf dieses Orionprojekt und das Antimaterie-Projekt zurück, über welche wohl um die 60Jahre nachgedacht/geforscht wurde. Die Möglichkeit durch zünden von Atombomben vor oder hinter dem Raumschiff und damit relativ schnell das Sonnensystem zu durchqueren, im Vergleich zum konventionellen Antrieb, klingt verlockend. Abschreckend ist hingegen natürlich das verwenden dieser Bomben zum vorwärtskommen. 

Man müsste die Energie, die aus einer Kernexplosion(bzw.Kernkraft) oder Wasserstoffexplosion(bzw. Fusionskraft) in einem Raum bzw. Reaktor zünden können, den Großteil davon gezielt nach hinten(zum bremsen nach vorn) ausstoßen lassen und einen kleineren Teil für die Bordsysteme verwenden können. Und das ganze Druck- und Strahlungsgeschützt.
Na prost Mahlzeit.  :D

Was meint Ihr?

Grüße
Sebastian
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Pirx am 10. November 2010, 20:38:09
Hallo,

ich hab´ diesen Orion-Explosions-Prallplattenantrieb so verstanden, dass die Kernexplosionen außerhalb des Fahrzeugs, eben hinter der Prallplatte, stattfinden sollten. Zur Stromversorgung der Bordsysteme täte es doch ein "normaler" Reaktor, den mitzuschleppen mitzunehmen angesichts der angedachten Transportkapazitäten möglich sein könnte.

Gruß   Pirx
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Halbtoter am 10. November 2010, 21:55:25
Kann mir mal einer erklären wie dieser Orion-Explosions-Prallplattenantrieb im Weltall funktionieren soll? Bei einer Atombombenexplosion entsteht doch nur massenhaft Wärme und Strahlung die Explosionskraft die man von Atombomben kennt kommt doch nur daher das diese Wärme die Luft rundherum schlagartig erwärmt und sie zum expandieren zwingt. Bei nuklearen Raketentriebwerk ist die nukleare Energie auch nur mittels eines anderen Medium meistens Wasserstoff nutzbar. Daher versteh ich nicht wirklich wie eine Atombombe im Weltall, wo es kein Medium gibt, etwas irgendwie fortbewegen kann.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Schillrich am 10. November 2010, 22:01:43
Hallo,

in der Idee waren keine "normalen" Nuklearladungen implementiert, sondern diese sollten mit einer Ladung Stützmasse versehen werden. Diese Stützmasse würde verdampfen und ein Plasma bilden, welches gerichtet mit hoher Geschwindigkeit auf die Prallplatte des Raumschiffs treffen sollte.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 12. November 2010, 21:28:54
Das ganze macht man einfach deswegen nicht weil es sich einfach nicht realisieren lässt, wahrscheinlich wird sich das auch nie ändern. Da glaube ich schon eher das irgendein Supergenie eine neue Physik entdeckt mit der sich der Wrap- oder irgend ein anderes Antriebskonzept verwirklichen lässt. Der ein oder andere wird da wohl denken, warum wurden wir noch nicht entdeckt, wenn es sowas geben könnte, vielleicht ist das ganz einfach, wir haben bis jetzt Glück oder Pech gehabt. (Glück=Vulkanier; Pech=Ferengie). Vielleicht wir auch niemand mit eine pre Wrap Kultur zu tun haben?
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Ruhri am 13. November 2010, 12:12:52
Das ist doch gemein! Wir haben doch schon längst eine "Wrap-Kultur". Mexiko ist da führend, aber in jeder gut ausgestatteten deutschen Bäckerei findet man Wraps in allen möglich Größen, Farben und Füllungen.  ;D
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Sebastian_K. am 21. November 2010, 23:40:55
Hallo,

danke für Eure Antworten, gibts also noch viel zu forschen.

Wrap-Kultur..bauen wir also aus Hamburger, Bockwurst und ein Paar Wiener plus Zahnstocher ein im Fernsehen bekanntes Schiffchen nach und dann gehts loß, Mahlzeit. ;-)

Grüße
Sebastian

Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: runner02 am 22. November 2010, 14:20:58
Wenn ich das richtig sehe, ist doch das Material der Brennkammer Reaktionskammer der bregrenzende Faktor.

Je heißer das ausströmende Gas, desto besser der spezifische Impuls.
Wenn das ausströmende Gas aber mehr als 2000°C hat, dann schmilzt die Düse und die Reaktonskammer.
Außerdem, was ist, wenn man das Gas abdreht? Dann wird der Nukleare Treibsatz nicht mehr gekühlt und er verdampft!


Also, wenn das schon bei der Fission nicht klappt, wieso soll das dann bei der Kernfusion gehen??
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: websquid am 22. November 2010, 15:42:45
Wenn das Gas heiß genug ist, liegt ein Plasma vor. Dieses kann man durch magnetische Felder steuern. Die Energie dazu kann durch Induktion oder Thermoelemente bei passendem Aufbau aus dem Plasma gewonnen werden. So hohe Temperaturen bekommt man aber bei Fissionsreaktoren nicht zustande.

mfg websquid
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: runner02 am 22. November 2010, 19:25:04
Zitat
So hohe Temperaturen bekommt man aber bei Fissionsreaktoren nicht zustande.

Hängt das nicht nur von der eingesetzten Menge und dem Radioaktiven Anteil ab? (auf 5% angereichert oder 25%)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: websquid am 22. November 2010, 20:48:49
Bei zu hohen Temperaturen schmilzt/verdampft der Brennstoff selber. Das ist kaum zu kontrollieren, auch wenn es dies als Idee des Gaskernreaktors gibt. Ist aber die größte Dreckschleuder, die man sich vorstellen kann, da systembedingt Nuklearbrennstoff ausgestoßen wird. Auch das ist aber nur bis zu gewissen Temperaturen beherrschbar.

mfg websquid
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: runner02 am 23. November 2010, 11:24:12
Wie wäre es mit einem Uranplasma, das von Magneten in einer runden Bahn gehalten wird? Eine O-Form, viele tausend Grad heiß, und in der Mitte fließt der Wasserstoff durch und wird durch Wärmestrahlung erhitzt...

Oder würde der Wasserstoff dann ionisiert und von den Magenten auch angezogen?
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: websquid am 01. Februar 2011, 20:42:07
In Russland arbeitet man derzeit bekanntlich an einem Entwurf für einen weltraumtauglichen Multi-Megawatt Reaktor. Bei wunschgemäßer Finanzierung könne dieser nach aktueller Aussage von Anatoly Perminow in 6-9 Jahren einsatzfähig sein und die Zeit für eine Marsmission auf 4 Monate reduzieren können. Ein solcher Flug wäre sogar mit relativ geringen Mitteln möglich, aber man wird sehen wie viel von den Ankündigungen umgesetzt werden kann. Es bleibt auf jeden Fall spannend, ob diese Entwicklung tatsächlich erfolgreich ablaufen wird :)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: jakda am 02. Februar 2011, 09:11:23
... dazu sagt er noch, dass mehrere Länder an diesem Projekt interessiert sind - und man eine mögliche internationale Zusammenarbeit prüfe. Allerdings soll die Entscheidung dazu nicht zu lange dauern...
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: lunatik am 02. Februar 2011, 11:06:11
Für die Schaffung des MW-Reaktors werden in
2011: Roskosmos - 395 und Rosatom 565 Mio. Rubel  = 960 Mio. R oder ca. 24 Mio. € und
2012: Roskosmos - 670 und Rosatom 1260 Mio. Rubel = 1930 Mio. R oder ca. 48 Mio. €
zur Verfügung gestellt.

http://government.ru/gov/results/13893/ (http://government.ru/gov/results/13893/)
http://government.ru/media/2011/1/18/38377/file/13p.doc (http://government.ru/media/2011/1/18/38377/file/13p.doc)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: runner02 am 02. Februar 2011, 13:16:57
Zitat
Für die Schaffung des MW-Reaktors werden in
2011: Roskosmos - 395 und Rosatom 565 Mio. Rubel  = 960 Mio. R oder ca. 24 Mio. € und
2012: Roskosmos - 670 und Rosatom 1260 Mio. Rubel = 1930 Mio. R oder ca. 48 Mio. €
zur Verfügung gestellt.

Na, die Entwicklungskosten scheinen mir da relativ moderat...

Wenn man bedenkt, dass eine 'Battlestar Galactica'- Marsmission auf 450 Mrd. Dollar gerechnet wurde, und
hier die Entwicklungskosten unter 50 Mio $ pro Jahr liegen, das auf 10 Jahre....

Dann gewinnt man einiges an Geld  ::)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: websquid am 02. Februar 2011, 15:10:15
Die Entwicklungskosten werden in den folgenden Jahren aber noch deutlich steigen. Derzeit befinden wir uns in der frühen Designphase, das große Geld wird erst später gebraucht. Man sieht ja auch schon hier, dass sich die Kosten im Verlauf eines Jahres verdoppeln. Insgesamt wird man für dieses Projekt sicher 1 Mrd Euro ausgeben müssen, ich vermute eher mehr.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Schillrich am 02. Februar 2011, 15:18:42
Da kann ich nur zustimmen. Bei europäischen Projekten beginnt man mit Phasen 0,A und B, in denen Ideen, Ziele, Konzepte und Möglichkeiten identifiziert, festgelegt und ausgewählt werden. Danach kommen die teuren Phasen C und D mit Design, Konstruktion, Bau. Genau dann wird es immer teuer, samt Kostensteigerungen und Verzögerungen. Deswegen bricht man auch gerne vorher ab, bzw. die ersten Phasen sind dazu da früh das Projekt zu verstehen und bei Bedarf wieder aussteigen zu können.
Unabhängig wie die Nomenklatur der Projektphasen in Russland ist, inhaltlich wird es ähnlich laufen. Diese Zahlen stehen ganz am Anfang ...
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: websquid am 02. Februar 2011, 15:24:03
Die teure Phase beginnt in Russland, wenn ein Programm zum „technischen Projekt“ wird. Bei der angegebenen Finanzierung könnte das irgendwann in 2012 stattfinden, ab dann wirds richtig kostspielig. Derzeit bewegen wir uns wohl noch im Bereich der Phase A (weiß nicht genau, ob der Vergleich passt, aber in etwa wird das hinkommen ;))
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: lunatik am 11. Februar 2011, 11:59:21
Hab auf Novosti Kosmonavtiki mal wieder etwas interessantes entdeckt.


Präsentation der Ergebnisse zur Entwicklung des Atomenergiemoduls 2010 (http://www.i-russia.ru/media/files/41d344cba4464f0527ee.ppt)

- diese beinhaltet die grobe Projektplanung bis 2018
- Ergebnisse 2010
- 3D Modell des Energiemoduls
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: websquid am 11. Februar 2011, 15:29:31
Ein paar Details dazu:
- Reaktor soll Hochtemperatur-Gaskühlung haben
- Er soll mit schnellen Neutronen arbeiten
- Brennstoff wird Uran

In 2010 entwickelt:
- Reaktor: Grobe Planung bis hin zum 3D-Modell
- Brennstoffe: Planung der Brennstäbe, Experimente für Zusammensetzung

Geplant für 2011:
- Design für Reaktor und Brennstäbe soll festgelegt werden
- Test der Brennstoffe

Man hat 2010 übrigens den Zeitplan eingehalten, allein das hat schon Seltenheitswert ;D

mfg websquid
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: knt am 15. Februar 2011, 08:02:19
der link zu der präsentation ist 404. Hat jemand einen funktionierenden, oder kann die Präsentation irgendwo hochladen?
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: websquid am 15. Februar 2011, 17:23:31
Vor ein paar Tagen hat der Link noch funktioniert... :-\

Ich habs mal hier hochgeladen: http://www.megafileupload.com/en/file/301379/41d344cba4464f0527ee-ppt.html (http://www.megafileupload.com/en/file/301379/41d344cba4464f0527ee-ppt.html)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: endrimac am 17. Februar 2011, 20:22:41
Ähm, kann das einer übersetzen?

Mein russisch tendiert (leider in diesem Fall) zu null.

(Wieso machen die den in Russland keine Englische Version  :D)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: tobi am 20. März 2011, 09:15:31
In Russland arbeitet man derzeit bekanntlich an einem Entwurf für einen weltraumtauglichen Multi-Megawatt Reaktor. Bei wunschgemäßer Finanzierung könne dieser nach aktueller Aussage von Anatoly Perminow in 6-9 Jahren einsatzfähig sein und die Zeit für eine Marsmission auf 4 Monate reduzieren können. Ein solcher Flug wäre sogar mit relativ geringen Mitteln möglich, aber man wird sehen wie viel von den Ankündigungen umgesetzt werden kann. Es bleibt auf jeden Fall spannend, ob diese Entwicklung tatsächlich erfolgreich ablaufen wird :)

Ja vor Japan da waren wir noch alle entusiastisch für Atomkraft. Jetzt sind wir natürlich auch in der Raumfahrt dagegen, wir wollen ja nicht mir zweierlei Maßstäben messen, oder? ;)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: websquid am 20. März 2011, 13:11:40
Ich bin selbst in Deutschland nicht zwingend dagegen, also muss ich auch nicht mit zweierlei Maß messen ;)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Ruhri am 20. März 2011, 13:31:16
Ja vor Japan da waren wir noch alle entusiastisch für Atomkraft. Jetzt sind wir natürlich auch in der Raumfahrt dagegen, wir wollen ja nicht mir zweierlei Maßstäben messen, oder? ;)

Du weißt genau, dass wir keineswegs alle enthusiastische Kernkraftbefürworter gewesen sind. Ich möchte außerdem daran erinnern, dass ich schon vor Monaten darauf hingeweisen hatte, dass eine nukleare Raumfahrt ohne entsprechende Bodenanlagen nicht möglich sein wird. Selbst bei einem weltweiten Ausstieg aus der nuklearen Stromversorgung müsste es Förderung, Aufbereitung und Anreicherung von nuklearem Material geben, ebenso wie Produktion der Brennelemente. Ob man noch den einen oder anderen Reaktor am Erdboden behalten müsste, dürfte vom Typ des zu realisierenden raumflugfähigen Reaktortyps abhängen. Leider wird es in absehbarer Zeit auch keinen Ausstieg aus der nuklearen Bewaffnung geben, für die letztlich dasselbe gilt.

Ich komme für mich jedenfalls zu dem Schluss, dass zumindest die heutigen Reaktortypen für Länder wie Deutschland oder Japan nicht geeignet sind. Man kann vielleicht die Folgen eines Unglücks in den Griff bekommen, wobei in dem Punkt endlich einmal geforscht und entwickelt werden müsste - dieses Improvisieren wie in Tschernobyl oder Fukushima muss endlich ein Ende haben. Man braucht aber auf jeden Fall ziemlich viel Platz für die Ausbreitung der radioaktiven Wolken, und den hat man dicht besiedelten Ländern nun einmal nicht.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: tobi am 20. März 2011, 16:57:28
Ruhri, ich weiß mein Beitrag war etwas provokant. ;) Ich wollte nur zum Ausdruck bringen das ohne nukleare Technologie am Boden diese niemals im All eingesetzt werden wird. Ich glaube auch nicht, dass das der richtige Weg ist. Wenn schon Kernenergie, dann doch lieber Fusion, auch wenn diese von einer erfolgreichen Demonstration noch weit entfernt ist. Die hat mehr Performance und ist weniger gefährlich.

In naher und mittlerer Zukunft halte ich weiterhin die chemischen Antriebe für die beste Lösung für bemannte Flüge zum Mars zum Beispiel.  Elektrische Antriebe machen aufgrund des geringenn Schubs nur bei Raumsonden Sinn. Energieversorgung bei den äußeren Planeten kann man auch durch große Solarzellenflächen sicherstellen. Juno hat nur Solarzellen. Die Startmasse steigt dann natürlich ein wenig.

Bei Rovern auf fernen Planetenmonden kommen natürlich weiterhin nur RTGs in Frage.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Poseidon am 21. März 2011, 05:05:12
Eine neue Generation von RTGs sollte das Risiko begrenzen helfen.

Nukleare Reaktoren im All werden aber wenn der Energiebedarf ansteigt, wie bei Mars oder weiterführenden Missionen unverzichtbar sein. Auf die Kernfusion zu warten wird wohl eine langwierige Angelegenheit werden.

Da sehe ich eher noch die Beschichteten Solarzellen der japanischen Sonnensegel in der nächsten Zeit als Zwischenschritt kommen.

Schade finde ich das man Prometheus fast komplett aufgegeben hat, das hatte Potential und ging in die richtige Richtung.

Chemische Antriebe bei bemannten Marsflügen werden nicht kommen. Es sei denn man greift auf Treibstoffdepots im Orbit zurück. Aber diese Technologie muss sich dann auch erst bewähren.

Für den bemannten Marsflug muss eine effizientere Antriebstechnologie genutzt werden.

Mein Favorit ist da ganz klar VASIMR.

Nur die Energiequelle muss noch leistungsmäßig gesteigert werden und da gibt es wohl in nächster Zeit zur nuklearen Energieversorgung in der Größenordnung keine Alternative.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Ruhri am 21. März 2011, 11:07:47
Ruhri, ich weiß mein Beitrag war etwas provokant. ;)

O.k., das hat offensichtlich hervorragend funktioniert.  ;)

Zitat
Ich wollte nur zum Ausdruck bringen das ohne nukleare Technologie am Boden diese niemals im All eingesetzt werden wird. Ich glaube auch nicht, dass das der richtige Weg ist.


Richtig, und ich kann mich daran erinnern, dass ich diesen Einwand bereits früher gebracht habe, aber nach meinem Empfinden wurde er seinerzeit allzu leichtfertig vom Tisch gefegt.

Zitat
Wenn schon Kernenergie, dann doch lieber Fusion, auch wenn diese von einer erfolgreichen Demonstration noch weit entfernt ist. Die hat mehr Performance und ist weniger gefährlich.

Voraussetzung ist natürlich, dass man zu einem Verfahren gelangt, das mehr Energie liefern kann als es zur Durchführung der Kernfusion verschlingt. Genau dieses Problem hat man ja bislang noch. Und dann ist noch höchst fraglich, ob man einen Fusionsreaktor soweit verkleinern kann, dass er in ein Raumschiff passt.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: runner02 am 21. März 2011, 15:22:04
Zitat
Nukleare Reaktoren im All werden aber wenn der Energiebedarf ansteigt, wie bei Mars oder weiterführenden Missionen unverzichtbar sein. Auf die Kernfusion zu warten wird wohl eine langwierige Angelegenheit werden.

Da können wir genauso gut warten, dass der Mars zu uns kommt... Das ist sogar wahrscheinlicher innerhalb unserer Lebenszeit ;)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Poseidon am 22. März 2011, 03:49:52
Der einzige nicht nukleare Hoffnungsschimmer sind die beschichteten Solarzellen die die Japaner für Ihre Sonnensegel entwickelt haben. Nur wird die Energie daraus wohl nicht reichen.

Vielleicht kombiniert mit neuen RTGs?

Wer kennt eigentlich die genaue Energieausbeute in KW dieser Zellen und die der geplanten RTGs?
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Basileios am 25. März 2011, 14:29:37
Ich glaube nicht, dass sich im Bereich Kernkraft weltweit nach dem Reaktorunglück in Japan großartig etwas ändert - außer natürlich in Deutschland. Aber Deutschland war ja schon immer ein Sonderfall. Die USA, China, Indien, Russland und wohl auch Japan werden an dieser Form der Energiegewinnung festhalten, wie auch die meisten ESA-Staaten.

Von daher denke ich, dass auch die Verwendung der Kernenergie in der Weltraumforschung weitergeht (im äußeren Sonnensystem bleibt uns nichts anders übrig) und sogar noch weiter ausgebaut wird (Triebwerke, Reaktoren).
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Ruhri am 26. März 2011, 00:10:24
Den weltweiten Ausstieg werden wir sicherlich nicht erleben, aber wir wollen nicht vergessen, dass der Neubau von Reaktoren nach Tschernobyl weltweit zum Erliegen gekommen ist. Es ging gerade so langsam wieder los, als die Katastrophe von Fukushima geschah. Die Renaissance der Kernkraft wird dabei zumindest massiv gebremst werden.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Basileios am 26. März 2011, 04:15:35
Denk ich nicht. China hält weiterhin an Plänen fest, die Strommenge durch Kernkraft bis 2020 zu vervierfachen und in Frankreich bzw. Großbritannien und Russland werden Neubaupläne auch nicht auf Eis gelegt. Fukushima und Tschernobyl sind gar nicht vergleichbar. Die Mehrheitsmeinung bei Entscheidungsträgern außerhalb Deutschlands scheint diese zu sein:

In Tschernobyl ist ein schlampig designter und schlampig gewarteter Reaktor durch menschliches Versagen "in die Luft geflogen" ... in Fukushima wurde ein 70er Jahre Uraltmeiler von einem Jahrtausendbeben mit 14m hoher Tsunami , dass die Designspezifikationen weit übertroffen hat, getroffen und trotzdem hat das Containment gehalten und eine weiträumige Verseuchung der Umwelt hat nicht stattgefunden". Man wird es eher als einen Beweis für die Sicherheit der Kernkraft ansehen, Lehren für zukünftige Neubauten aus dem Ereignis ziehen und weitermachen. Selbst Japan wird nicht aussteigen sondern sogar neue Meiler bauen (die neueren haben die Naturkatastophe ja deutlich besser überstanden, siehe das Atomkraftwerk Onagawa, noch näher am Epizentrum), da Wette ich gerne drauf. ;)

Ländern wie China und Indien bleibt außer Atomkraft auch nicht viel anderes übrig um ihren massiven Energiehunger zu stillen, ohne dabei Millionen Tonnen CO2 in die Luft zu blasen. Die globale politische und wirtschaftliche Situation ist heute eine andere als 1986:

- Klimawandel
- energiehungrige Schwellenländer
- steigender Öl- / Gaspreis
- Abhängigkeit von politisch instabilen Förderländern
- das Damoklesschwert der atomaren Vernichtung durch einen globalen Kernwaffenkrieg schwebt nicht mehr über der Weltpolitik ... viele Menschen haben schon damals gerne die zivile Nutzung der Kernenergie mit Atomwaffen assoziiert

 Von daher sehe ich keine Gefahr für den Bestand der Atomkraft in den raumfahrenden Nationen. Risiken (oder vermeintliche Risiken) im Zusammenhang mit der Atomenergie werden heute anders bewertet als noch 1986.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Ruhri am 26. März 2011, 13:42:13
Man wird sehen, wie sich die Lage so entwickelt. Nur Tage nach der Katastrophe von Japan hat der chinesische Volkskongress pflichtgemäß den Fünf-Jahres-Plan der Regierung abgenickt, bei dem es auch um den Neubau von Reaktoren ging. Noch einmal einige Tage später trat dieselbe Regierung auf die Bremse. Auch Italien will den Wiedereinstieg noch einmal um ein Jahr nach hinten schieben. Die USA überlegen, ob man Neubauten nicht noch weiter von dicht besiedelten Gegenden als bisher errichten soll.

Wie gesagt, die Katastrophe von Tschernobyl hatte definitiv Auswirkungen auf die zivile Nutzung der Kernenergie. Ich erwarte nun auch keinen weltweiten Ausstieg aus dieser riskanten Technologie, aber zu Verzögerungen wird es sicherlich kommen, wenn man überall die Risiken noch einmal überdenken wird.

Möglicherweise wird man sich auch manche Laufzeitverlängerung noch einmal durch den Kopf gehen lassen. So sind beispielsweise die beiden Blöcke von Three Mile Island (http://de.wikipedia.org/wiki/Kernkraftwerk_Three_Mile_Island) in den Jahren 1974 und 1978 ans Netz gegangen. Während der Block 2 nur wenige Monate nach Inbetriebnahme eine Kernschmelze und damit einen Totalschaden erlitt, ist Block 1 nach wie vor im Betrieb und soll erst im Jahr 2034 abgeschaltet werden. Die Risikobewertung solcher Altreaktoren wird aller Voraussicht nach auch in den USA neu durchgeführt werden müssen.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Basileios am 26. März 2011, 14:14:32
Ja, Altreaktoren werden vermutlich genauer unter die Lupe genommen werden.

Aber ich glaube nicht, dass es weltweit zu einem Baustopp von Kernkraftwerken kommen wird. Die Probleme, die in Fukushima aufgetreten sind betreffen ja hauptsächlich ältere Baureihen.

Und ob die Technologie objektiv riskanter ist als andere Energiegewinnungsformen, darüber lässt sich trefflich streiten. ;)

Fakt ist, dass die Kernenergie pro Terawattstunde produzierter Energie von allen Energieformen bisher die wenigsten Todesopfer gefordert hat. Das sollte man in der Diskussion immer im Hinterkopf behalten. Objektive und subjektive Risikoeinschätzung liegen oft weit auseinander, z.B. haben viele Menschen ein mulmiges Gefühl, wenn sie im Flugzeug sitzen, nicht aber wenn sie mit dem Auto fahren, obwohl das Unfallrisiko beim Autofahren viel höher ist.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Schillrich am 26. März 2011, 14:27:02
Hallo,

lasst uns bei nuklearer Energieversorgung der Raumfahrt bleiben, nicht  bei Kernenergie allgemein.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Basileios am 26. März 2011, 14:30:20
Einige Vorschläge aus dem "Arsenal" der IV. Generation (ab 2020), wie der Flüssigsalzreaktor, sind leicht und sicher genug (inhärent sicher), um eine vielversprechende Option für nuklear-elektrische Raumschiffe darzustellen, die uns weit über den Mars hinaus bringen könnten ...
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Ruhri am 26. März 2011, 18:28:26
Das ist wohl so gedacht, und gerade der Flüssigsalzreaktor (http://de.wikipedia.org/wiki/Fl%C3%BCssigsalzreaktor) wurde bereits in den 60er Jahren in Betracht gezogen für den Antrieb von Flugzeugen (http://de.wikipedia.org/wiki/Kernreaktor#Sondertypen). So gesehen sollte man ihn für Raumfahrzeuge auch verwenden können, falls nicht die Mikrogravitation dagegen spricht.

Allerdings rüttelt die aktuelle Katastrophe mit Sicherheit viel Menschen weltweit auf, und auch der Unfall des "schlecht konstruierten und schlecht bedienten sowjetischen Schrottreaktors" hat zu einem jahrzehntelangen weltweiten Bau- und Planungsstopp geführt, der erst in den letzten Jahren so allmählich beendet worden war. Die immensen volkswirtschaftlichen Schäden eines Reaktorunfalls sind ebenso unbestritten wie das unermessliche menschliche Leid durch Tod, Krankeit, Siechtum und Verlust der Heimat. Da kommt mit Sicherheit keine andere Energieversorgung mit, und die Befürworter der Kernenergie kommen seit zwei Wochen wahrscheinlich aus dem Fluchen nicht mehr heraus. Die Hauptargumente gegen die Nachteile der Kernenergie, "unsere Anlagen sind sicher und ein schwerster Unfall ist extrem unwahrscheinlich", wurden gerade wieder erschüttert. Ich denke, dass auch die raumflugfähigen Reaktoren um eine erneute Sicherheitsabwägung nicht herumkommen werden.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Matjes am 26. März 2011, 19:38:43
Hallo Leute

Da habe ich mal eine Verständnisfrage. Reaktoren, die Stützmasse (meist Wasserstoff) in einer "Brennkammer" aufheizen und durch eine Düse ausstoßen - meint Ihr das wirklich ernst? Oder versteht Ihr das als Idee, an der aber vor einer Umsetzung noch kräftig geforscht werden muß?  :D

Sehen einige von uns in den russischen Reaktoren die Zukunft der bemannten Raumfahrt?   
Ups. Erschreckt mich doch nicht so.  :o

Aber vielleicht bin ich auch nicht auf dem richtigen Stand der Technik. Oder, woran müßte denn noch geforscht werden? Mein Kenntnisstand ist folgender: Bisher passen die Forderungen nach hohem spez. Impuls (sagen wir mal mindestens 600 sek) und die Lebensdauer der "Brennkammer" (sagen wir mal 100 h) nicht zusammen. Entweder man betreibt den Reaktor bei niedriger Temperatur, dann hält die Brennkammer, hat aber nur einen niedrigen Impuls (ca. 150 sek). Oder man betreibt das Teil bei hoher Temperatur (sagen wir mal 1800°C - wie die chem. Triebwerke heute), dann habe ich trotz massiver Kühlung durch Stützmasse eine sichere Lebensdauer der Brennkammer von 20 min. So habe ich jedenfalls die Ergebnisse von Nerva (diesem NASA Projekt der 60er Jahre) verstanden. Problematisch bei der Lebensdauer von Triebwerken sind auch - nach meinem Kenntnisstand - die Lebensdauer der Treibmittelpumpe, die die Stützmasse in der Reaktor (Druckdifferenz ca. 250 bar) reindrücken muß.

Bitte um Erläuterung.

Gruß Matjes
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: runner02 am 26. März 2011, 20:05:56
Ja, mit dieser Einschätzung hast du sicher recht. Optimal wäre es, das Gas auf 100000°C oder höher zu bringen, dann hat es viiiel mehr kinetische Energie.

Da macht aber kein Material mit, das höchste bekanne Material schmilzt glaub ich bei knapp über 3000°C. Auch bei 2900°C z.b. wird es 'verdunsten', so wie Wasser. d.h. einzelne Atome werden heißer als andere -> werden gasförmig und fliegen davon, bis die Reaktorkammer nach langer Zeit abgetragen ist.

Wenn man die Reaktorkammer mit riesigen Radiatoren (vor)kühlen kann, dann kann die Ausströmtemperatur natürlich etwas höher sein.
Oder man verhindert den Kontakt mit der Düse, dann schmilzt da auch wenig (naja, Infrarotstrahlung sollte die Wand schon noch etwas aufheizen...), wie z.b. mit einem Magnetfeld bei geladenen Teilchen.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: websquid am 26. März 2011, 23:34:27
Statt an nuklearthermischen Triebwerken arbeitet man derzeit eher an nuklearelektrischen Systemen. Man verwendet also nicht den Reaktor als Triebwerk, sondern als Stromquelle, mit der man Ionentriebwerke oder Ähnliches betreibt. Die Energieeffizienz lässt dabei etwas zu wünschen übrig, aber die Treibstoffeffizienz und Lebensdauer ist deutlich größer als bei NERVA und Co.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Sandzo am 26. März 2011, 23:50:26
Ein AKW an Bord eines Raumschiffs würde unmengen von Energy produzieren, aber wie kann man es kühlen?

Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: tobi am 27. März 2011, 00:04:24
Das wäre mit riesigen Radiatoren möglich, die Wärmestrahlung abgeben:
http://de.wikipedia.org/wiki/Radiator (http://de.wikipedia.org/wiki/Radiator)

Radiatoren werden auch auf  Raumschiffen, Space Shuttle, ISS etc.. eingesetzt.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Ruhri am 27. März 2011, 00:46:54
Die US-Navy hat wohl auch etwas in der Entwicklungs-Pipeline, nämlich das Polywell-Projekt (http://de.wikipedia.org/wiki/Polywell).
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Poseidon am 27. März 2011, 11:08:49
Nuklearelektrisch ist mit Sicherheit auch einfacher zu entwickeln. Das Problem ist ja einen Reaktor zu bauen der kompakt, sicher und zuverlässig ist.

Ok die Sicherheit darüber kann man diskutieren. Würde mal sagen sicher ist ein Reaktor dann wenn er bei Raketenstart selbst wenn die Rakete in der Hochatmospäre hochgeht beim Wiedereintritt kein nukleares Material an die Umgebung abgibt. Und da haben wir ja auch dann das Hauptproblem von raumgestützten Reaktoren. Um das zu verhindern ist ein aufwendiger Schutzmantel nötig der sehr massiv und damit eben sehr schwer ist.

Da sollte der Ansatzpunkt sein. Die Schutzhülle muss leichter werden als bisher. Ansonsten wird es nur mit kleineren Reaktoren im All klappen.

Der Schlüssel für weitere Exploartion im All ist nicht so sehr eine neue Antriebsform sondern eben eine leistungsstarke Energiequelle.

Da hat sich in der letzten Zeit wenig bis gar nichts getan.

Welche Alternativen gibt es bei leistungsstarker Energieversorgung im All zu nuklearen Reaktoren?

Jetzt mal ohne Fusion oder Antimaterie, sondern technisch im Moment machbar und beherrschbar.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Poseidon am 27. März 2011, 11:10:39
Die US-Navy hat wohl auch etwas in der Entwicklungs-Pipeline, nämlich das Polywell-Projekt (http://de.wikipedia.org/wiki/Polywell).

ähm da geht es um Fusion nicht Kernspaltung. ;)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Schillrich am 27. März 2011, 11:21:46
Ja und? Nukelar ist nuklear ... ;)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Poseidon am 27. März 2011, 11:58:45
Ok hast auch wieder recht. Obwohl es ein bischen früh ist über eine Technik zu diskutieren, die nichtmal auf der Erde effizient ist.

Wie soll da die nächsten Jahrzehnte eine Energiequelle für die Raumfahrt draus werden?  ;)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: knebel99 am 27. März 2011, 12:07:05
Natürlich müsste man dabei versuchen, so viel wie möglich der Wärme zu nutzen!

Das ließe sich z.B. gut und einfach mit TEGs (ThermoElektrischeGeneratoren) realisieren, welche den Seebeckeffekt nutzen; vereinfacht gesagt ist das der umgekehrte Peltiereffekt.
Dabei ist der Wirkungsgrad umso besser, je größer der Temperaturunterschied zwischen warm und kalt ist, jedoch werdens kaum mehr als 10% werden.

mfg h-j
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Schillrich am 27. März 2011, 13:24:18
Hallo,

ich packe den Thread zur "Nuklearen Energieversorgung",
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Basileios am 28. März 2011, 17:14:13
Allerdings rüttelt die aktuelle Katastrophe mit Sicherheit viel Menschen weltweit auf, und auch der Unfall des "schlecht konstruierten und schlecht bedienten sowjetischen Schrottreaktors" hat zu einem jahrzehntelangen weltweiten Bau- und Planungsstopp geführt, der erst in den letzten Jahren so allmählich beendet worden war. Die immensen volkswirtschaftlichen Schäden eines Reaktorunfalls sind ebenso unbestritten wie das unermessliche menschliche Leid durch Tod, Krankeit, Siechtum und Verlust der Heimat. Da kommt mit Sicherheit keine andere Energieversorgung mit, und die Befürworter der Kernenergie kommen seit zwei Wochen wahrscheinlich aus dem Fluchen nicht mehr heraus. Die Hauptargumente gegen die Nachteile der Kernenergie, "unsere Anlagen sind sicher und ein schwerster Unfall ist extrem unwahrscheinlich", wurden gerade wieder erschüttert. Ich denke, dass auch die raumflugfähigen Reaktoren um eine erneute Sicherheitsabwägung nicht herumkommen werden.

Naja das scheint mir doch eine spezifisch deutsche Perspektive zu sein. Der Reaktorunfall in Japan ist zum Glück noch in seinem Schwerpunkt auf die Anlage begrenzt. Wie gesagt, objektiv betrachtet ist die Kernkraft nicht schädlicher als Wind- oder Wasserkraft (Zahl der Opfer pro Terawattstunde). Auch Tschernobyl lässt sich gut mit anderen Industrieunfällen vergleichen (Bophal). Lassen wir die Kirche mal im Dorf.

Aber das ist eigentlich nicht Thema dieses Threads, von daher meine letzte Anmerkung zur Kernkraft generell.

Im Weltraum werden wir an der Kernkraft nicht vorbeikommen. Wer das Atom aufgibt, der nimmt der Menschheit die Möglichkeit, zu einer multiplanetaren Spezies zu werden. In chemischen Treibstoffen steckt einfach nicht genug Energie um im All im Großen Stil wirtschaftlich zu operieren, die Treibstoffmengen sind zu hoch und ggf. die Transfergeschwindigkeiten zu niedrig. Das klingt zwar jetzt arg futuristisch, ist aber die Langzeitperspektive, die viele Befürworter der bemannten Raumfahrt vor Augen haben. Es ist übrigens kein Zufall, dass Parteien, die eine Abneigung gegen die Kernkraft und andere Großprojekte hegen, nicht unbedingt Freunde der bemannten Raumfahrt sind (oder der Raumfahrt generell). Aber das geht jetzt sehr ins Politische ...
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: knt am 28. März 2011, 22:24:16
Objektiv betrachtet ist Krieg gut für die Wirtschaft.

Die Nutzung von Kernspaltung im Weltraum, lässt sich jedoch nicht mit der Nutzung zur Stromproduktion auf der Erde vergleichen. Erstens geht es um ganz andere Dimensionen, einige wenige Reaktoren im Weltram stehen hunderten auf der Erde gegenüber. Zweites ist die Zeit in der ein Unfall in einem Reaktor im Weltraum gefährlich wäre kürzer als bei einem auf der Erde. Wärend Atomkraftwerke auf der Erde über ihre ganze Lebensdauer gefährlich sind, sind es Weltraumreaktoren nur in der Nähe der Erde (Aufstieg und Orbit). Drittes ein großes Problem der Kernenergie auf der Erde die Entsorgung, welche bei Weltraumreaktorn nur eine kleine Rolle spielen wird.

Aus diesen Gründen sehe ich Atomenergie im Weltraum weniger kritisch als Atomreaktoren auf der Erde - die ich entschieden ablehne.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: tobi am 28. März 2011, 22:41:27
Objektiv betrachtet ist Krieg gut für die Wirtschaft.

Das glaub ich aber nicht.  :-X

Wärend Atomkraftwerke auf der Erde über ihre ganze Lebensdauer gefährlich sind, sind es Weltraumreaktoren nur in der Nähe der Erde (Aufstieg und Orbit). Drittes ein großes Problem der Kernenergie auf der Erde die Entsorgung, welche bei Weltraumreaktorn nur eine kleine Rolle spielen wird.
Aus diesen Gründen sehe ich Atomenergie im Weltraum weniger kritisch als Atomreaktoren auf der Erde - die ich entschieden ablehne.

Die Zuverlässigkeit von AKWs am Boden ist viel größer als die von Trägerraketen.

Ohne Kernenergie am Boden wird es auch keine Kernenergie im Weltraum geben.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: klausd am 29. März 2011, 03:43:37
Hallo,

lasst uns bei nuklearer Energieversorgung der Raumfahrt bleiben, nicht  bei Kernenergie allgemein.

Das gilt immernoch.

Gruß, Klaus
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Schillrich am 29. März 2011, 05:44:06
Alles, was nichts mit Raumfahrt zu tun hat, wurde gelöscht.

Ich bitte euch, beim Thema zu bleiben und nicht, egal wie die Emotionen sind, jeden Einstieg in "das Atom, die Welt und ich" zu nutzen ...
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: knebel99 am 29. März 2011, 10:01:57
Servus,

ich gehe davon aus, dass Nukleare Energieversorgungen so in eine Trägerrakete integriert werden, dass selbst bei einem Totalverlust
keine Radioaktivität austritt, oder zumindest das Teil nicht explodiert und radioaktives Material in größerem Maße austritt !?
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Ruhri am 29. März 2011, 11:59:41
Ich gehe davon aus, dass es auch dabei ein Restrisiko geben wird. Wie sollte es denn auch anders möglich sein?
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: websquid am 29. März 2011, 13:13:50
Du hast auch ein Restrisiko, dass dir ein Asteroid auf den Kopf fällt ;)

Bei RTGs funktioniert das doch auch ziemlich gut, da bin ich optimistisch, dass das auch bei einem Reaktor machbar ist.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Schillrich am 29. März 2011, 13:20:24
Man muss auch einen Unterschied ziehen zwischen einem jungfräulichen Reaktor, und einem im Betrieb, voller instabiler und biologisch wirksamer Spaltreste. Am Start hätte man damit quasi nur Brennelemente, von denen weniger Gefahr ausgeht.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Ruhri am 29. März 2011, 19:30:06
Du hast auch ein Restrisiko, dass dir ein Asteroid auf den Kopf fällt ;)

Bei RTGs funktioniert das doch auch ziemlich gut, da bin ich optimistisch, dass das auch bei einem Reaktor machbar ist.

Man muss auch einen Unterschied ziehen zwischen einem jungfräulichen Reaktor, und einem im Betrieb, voller instabiler und biologisch wirksamer Spaltreste. Am Start hätte man damit quasi nur Brennelemente, von denen weniger Gefahr ausgeht.

Restrisiko bleibt Restrisiko. Bei einer RTG-angetriebenen Sonde mögen die Folgen praktisch irrelevant, und selbst bei einem Reaktor mit frischen Brennstäben relativ leicht beherrschbar sein, aber auszuschließen ist es niemals. (Und mögen wir es niemals erleben, dass ein ausgedienter Reaktor den Wiedereintritt probt!) Es ist natürlich noch niemals etwas beim Start mit einer RTG-Sonde passiert, aber einmal ist immer das erste Mal. Nukleare Energieversorgungssysteme sind bereits zur Erde zurück gekehrt, in Form von Satelliten, aber auch an Bord von Aquarius (Apollo 13). Messbare Auswirkungen auf menschliches Leben hat es wohl niemals gegeben. Aber auch da gilt, das einmal das erste Mal ist.

Das Restrisiko, was die Wahrscheinlichkeit des Eintritts und die Folgen angeht, sind mit Sicherheit kleiner als bei einem Leistungsreaktor, aber man muss sich darüber im Klaren sein, dass man es eingehen muss, wenn man Weltraummissionen mit nuklearer Energie versorgen möchte.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Pirx am 29. März 2011, 19:40:31
....(Und mögen wir es niemals erleben, dass ein ausgedienter Reaktor den Wiedereintritt probt!) ...
Bereits passiert. Cosmos 954, ein RORSAT zur Ozeanüberwachung (RORSAT: Radar Ocean Reconnaissance SATellite) war solch ein Fall.

Gruß   Pirx
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: websquid am 29. März 2011, 19:56:29
Und wird wohl wieder passieren. Die beiden Satelliten mit Topaz-Reaktoren werden in einigen Jahrzehnten in die Erdatmosphäre eintreten. Bei den anderen RORSAT-Reaktoren wird dies noch Jahrhunderte dauern, aber wohl auch passieren, sofern man die nicht einsammelt.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Ruhri am 29. März 2011, 23:11:48
Laut Wikipedia gab es auch Unfälle (http://de.wikipedia.org/wiki/RORSAT#Unf.C3.A4lle) mit dem Satelliten Kosmos 1402, und Kosmos 1818 und 1900 sind auch Problemkandidaten für die nähere Zukunft, und in den nächsten paar hundert Jahren kommen noch ca. drei dutzend weitere Reaktorkerne herunter. Die Rorsat-Satelliten waren aber Erdbeobachter mit gerade einmal 31,1 kg bzw. 12 kg Uran. Das ist schon schlimm genug. Die Menge des radioaktiven Materials bei einer interplanetaren Mission, ob nun bemannt oder unbemannt, dürfte noch einmal deutlich höher sein. Bei dem Gedanken, dass so etwas versehentlich in die Erdatmosphäre gelangt, wird mir ganz anders. Und ja, ich weiß - das radioaktive Inventar wäre immer noch deutlich geringer als bei einer stationären Anlage, und man würde sicherlich darauf achten, dass es unter keinen Umständen zurück zur Erde gelangen kann, aber auch das gilt: Ein Restrisiko bleibt.  :(
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Basileios am 30. März 2011, 05:14:29
Also die paar Kilogramm Uran ... da gibt es schon wesentlich gefaehrlichere Dinge. Uran selbst ist praktisch ungefaehrlich, das Problem sind die hochradioaktiven Spaltprodukte wie Plutonium usw. ... die kommen aber bei so kleinen Reaktoren nur in winzigen Mengen vor. Wenn das Teil in der Atmosphaere verglueht macht das ueberhaupt nichts ...
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Martin am 30. März 2011, 05:30:41
Also die paar Kilogramm Uran ... da gibt es schon wesentlich gefaehrlichere Dinge. Uran selbst ist praktisch ungefaehrlich, das Problem sind die hochradioaktiven Spaltprodukte wie Plutonium usw. ... die kommen aber bei so kleinen Reaktoren nur in winzigen Mengen vor. Wenn das Teil in der Atmosphaere verglueht macht das ueberhaupt nichts ...

Hallo,

das kann man so nicht sagen. Da die Reaktoren relativ kompakte Geraete sind mit Abschrimung aber nicht so sicher gebaut werden koennen wie RTG ist es sehr wahrscheinlich, das Teile davon den Boden erreichen und dort lokal zu Kontamination fuehren, wie schon geschehen. Einzige sichere Moeglichkeit bei einer interplanetaren Mission ist, den Reaktor erst dann zu aktivieren, wenn er sich schon auf einer Fluchtbahn befindet und es so zu keinen Wiedererintritt mehr kommen kann.

Das Uran an sich ist aber kein allzu grosses Problem, davon sind etwa 4.5 Milliarden Tonnen in den Ozeanen geloest, ein paar kg mehr machen da nichts. Allerdings muss man hier Proliferation mit einbeziehen, da ein weltraumtauglicher Reakter HEU verwenden muss wegen seiner kompakten Groesse. Bei einem potentiellen Absturz (Fehlstart) muss man also sicherstellen, das es nicht in die falschen Hanede gelangt.

Martin
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Schillrich am 30. März 2011, 05:52:48
HEU = Highly Enriched Uranium?

(Oder das Wiesenendprodukt im Garten? ;))
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Martin am 30. März 2011, 06:02:31
HEU = Highly Enriched Uranium?

(Oder das Wiesenendprodukt im Garten? ;))

Das erstere ist gemeint.

PS.: Gib mir nicht solche Vorlagen, da juckts mich immer zu Antworten mit denen ich mich wohl beim Grossteil der Leserschaft unbeliebt machen wuerde.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Ruhri am 30. März 2011, 10:42:42
Also die paar Kilogramm Uran ... da gibt es schon wesentlich gefaehrlichere Dinge. Uran selbst ist praktisch ungefaehrlich, das Problem sind die hochradioaktiven Spaltprodukte wie Plutonium usw. ... die kommen aber bei so kleinen Reaktoren nur in winzigen Mengen vor. Wenn das Teil in der Atmosphaere verglueht macht das ueberhaupt nichts ...

Naja, erzähl das den Kanadiern, die den Absturz von Kosmos 954 hinnehmen mussten. Man stelle sich nur vor, der Reaktor wäre über den Niederlanden, Deutschland oder Japan herunter gekommen!  :o

Blöd wäre auch, wenn das strahlende Material und unbeschädigt auf der Erde aufschlägt, dann aber von dämlichen Plünderern aufgebrochen würde. Zu unwahrscheinlich? Nein, das ist alles schon passiert:

Goiânia-Unfall (http://de.wikipedia.org/wiki/Goi%C3%A2nia-Unfall)
Nuklearunfall von Samut Prakan (http://de.wikipedia.org/wiki/Nuklearunfall_von_Samut_Prakan)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Basileios am 30. März 2011, 18:00:11
Radioaktive Substanzen sind in ihrer schädlichen Wirkung nicht speziell. Es gibt genug gefährliche Chemikalien, die im Umlauf sind und wo bei Unfällen ebenfalls Menschen zu Schaden kommen. Die haben noch dazu nicht mal ne Halbwertszeit ... :p ... Es gibt sogar nichtradioaktive Giftstoffe, mit denen könnte man ganze Städte auslöschen, würde man sie ins Wasser eines Reservoirs geben ... also wenn irgendjemand an radioaktive Substanzen gelangen will, dann gibt es einfachere Methoden als auf den Absturz eines sowjetischen Satelliten zu warten ...

Natürlich ist es Mist, wenn so ein Reaktor wieder runterkommt. Ein RTG wäre übrigens schlimmer und für die Zukunft kann das nur heißen, dass man die Reaktoren nach Ende der Betriebszeit eben auf einer stabilen Bahn entsorgen sollte (also mindestens 800km) oder am besten sogar heliozentrisch (man dockt an und schießt sie in eine Bahn um die Sonne ... das wäre ne weitere Geschäftsmöglichkeit für SpaceX ;))
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Ruhri am 30. März 2011, 23:12:34
Basileios, jetzt fang bitte nicht an zu relativieren. Oder willst du die erwähnten Supergifte ins Weltall schießen? Ich denke, dass du das nicht willst.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Basileios am 31. März 2011, 05:23:35
Ich finde einfach, dass das mit der Nutzung der Kernenergie im Weltraum verbundene Risiko hochgespielt wird.

Und natuerlich arbeiten wir mit hochgiftigen Substanzen im Weltraum. Die Proton z.B. ist eine fliegende Massenvernichtungswaffe, wenn man so will. ;)

Hypergolische Treibstoffe sind i.d. Regel ziemlich giftig.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Ruhri am 31. März 2011, 12:29:44
Das mag sein. Diese Diskussion begann aber mit der Annahme, dass man radioaktive Materialien so sicher einkapseln könne, dass es selbst bei einem Unfall zu keiner Freisetzung von Radionukliden kommen könne. Meine Aussage war, dass ein Restrisiko bleibt, und daher muss man dieses auch immer im Auge behalten, wenn man Kernreaktoren, Radioisotopenbatterien oder auch nur Strahlenquellen für Messinstrumente ins All schießen will.

Du hast natürlich Recht, dass es für giftige Stoffe wie die verschiedenen Hydrazin-Treibstoffe auch ein Restrisiko gibt, das betrachtet werden muss. Das hat allerdings mit diesem Thread nicht mehr viel zu tun.  ;)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Basileios am 31. März 2011, 13:17:45
In der Tat. Ein Restrisiko muss man immer in Kauf nehmen, das gilt für jeden Transport von toxischen Substanzen, mit was und wohin auch immer. Radioaktive Stoffe sind in diesem Sinne nichts besonderes. Wenn eine Proton in die Luft fliegt und giftigen Schrott über ein großflächiges Gebiet verteilt, dann hat das ähnliche Auswirkungen wie der Absturz eines mit Plutonium beladenen Satelliten. Nur beschweren sich die meisten Leute über den Start des Satelliten mit Plutonium, die wenigsten aber über den Start einer Proton, die mit hunderten Tonnen Hydrazin beladen ist. Das ist mein Punkt. Von Strahlen verursachte Gesundheitsschäden scheinen im Bewusstsein der Menschen einen höheren Stellenwert zu haben, vielleicht weil Strahlung an sich ein schwer fassbares Konzept ist und so Urängste beschwört.

Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Matjes am 01. April 2011, 19:14:38
Hallo

Basileios relativiert weiter. Egal mit welchen Argumenten wir ihn bombadieren. Er macht einfach weiter. Es ist als ob man mit dem Erdölminister von Saudi-Arabien über die Klimaänderung durch Freisetzung von CO2 diskutiert.

Deshalb meine Frage an Basileios: Arbeitest Du in einem Kernkraftwerk oder für die Kernindustrie?

Gruß Matjes
 
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Schillrich am 01. April 2011, 19:22:28
Die Diskussion driftet ab und wird gerade zur Metadiskussion außerhalb des Themas, über persönliches. Klärt das bei Bedarf bitte per PN.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Halbtoter am 01. April 2011, 20:44:42
Das Wort "Restrisiko" wird schon zu einer Art „Godwins Gesetz“ bei Atomkraftdiskussionen. Könnte man deshalb alle Beiträge wo es über die Gefährlichkeit von Atomenergie geht in einen eigenen OT-Threat verschieben oder löschen?
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: holleser am 13. April 2011, 07:27:27
Der Reaktor einer Planetensonde oder ein Marsraumschiffs,
würden mit frischem Uran bestückt. Frische Brennelement haben lediglich die natüröiche Strahlung von Uran uns sind daher selbst bei einem mißglückten Start kein Problem.

Erst durch die Kettenreaktion entstehen Spaltprodukte,
die kürzere Halbwertszeiten haben und hierdurch eine gefährliches Strhlung abgeben.

Der Raumschiffreaktor ist somit keine gefahr für die Erde.

Gefährlich werden könnte ein Reaktor in einer Raumstation in niedrigem Orbit,
daher sollte ein Reaktor nicht unterhalb des GSO betrieben werden.

Die Plutonimbestückten Sonden wie Cassini sind hingegen ein hohes risiko gewesen.
Geht hier ein Start schief, wird das Plutonium freigesetzt.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Ruhri am 13. April 2011, 13:12:10
Nun ja, die Strahlung von Uran ist natürlich geringer, wie man an den Halbwertszeiten sehen kann. Die reine chemische Giftigkeit ist allerdings auch nicht zu verachten - die Problematik erkennt man an früheren Kriegsschauplätzen, an denen panzerbrechende Uranmunition eingesetzt worden ist. Übrigens darf man auch nicht vergessen, dass die Plutoniumisotope meistens unter Aussendung von Alphastrahlung zerfallen und sich dadurch in Uran umwandeln. Aber klar ist, dass das akute Gefährdungspotential von Radionuklidgeneratoren deutlich höher ist, da das dort verwendete 238Pu eine Halbwertszeit von nur 87 Jahren hat und entsprechend stärker strahlt als etwa das vielzitierte 239Pu mit seinen mehr als 24.000 Jahren.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Sandzo am 13. April 2011, 19:39:50
Wie kann man einen Nuklearreaktor im Weltall kühlen?  d
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: websquid am 13. April 2011, 19:50:16
Dafür verwendet man Radiatoren. Die arbeiten nach dem Prinzip, Wärme über Wärmestrahlung abzugeben. Man verwendet für Kühlsysteme (z.B. auf der ISS) derzeit Ammoniak, um die Wärme zu den Radiatoren zu bringen, bei früheren Reaktoren (RORSAT-Aufklärungssatelliten / Topaz-Programm) hat man flüssiges Natrium-Kalium für den Wärmetransport genutzt.

Mehr dazu auch hier: http://de.wikipedia.org/wiki/Radiator (http://de.wikipedia.org/wiki/Radiator)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: holleser am 14. April 2011, 14:55:50
Nun ja, die Strahlung von Uran ist natürlich geringer, wie man an den Halbwertszeiten sehen kann. Die reine chemische Giftigkeit ist allerdings auch nicht zu verachten - die Problematik erkennt man an früheren Kriegsschauplätzen, an denen panzerbrechende Uranmunition eingesetzt worden ist. Übrigens darf man auch nicht vergessen, dass die Plutoniumisotope meistens unter Aussendung von Alphastrahlung zerfallen und sich dadurch in Uran umwandeln. Aber klar ist, dass das akute Gefährdungspotential von Radionuklidgeneratoren deutlich höher ist, da das dort verwendete 238Pu eine Halbwertszeit von nur 87 Jahren hat und entsprechend stärker strahlt als etwa das vielzitierte 239Pu mit seinen mehr als 24.000 Jahren.

Das mit den Urangeschossen ist eine ganz andere Problematik.
Sie lösen sich zu einem Teil beim auftreffen auf ein Ziel auf.
Somit werden jeweils wenigen quadratmetern rund um ein Ziel sehr hohe Uranmengen gemessen.
Dies sind aber jeweils punktuelle Verunreinigungen.


Der Reaktor wird vermutlich zwischen 20 und 60 Tonnen wiegen und sehr Kompakt sein. Das Containment wird den Wiedereintritt wohl überstehen und der Reaktor wird dann wohl wie ein Meteorit aufschlagen.

Das Uran wird man dann wohl größtenteil im Aufschlagkrater bergen können, der Rest wird im Umkreis von einigen 100 Metern herunterkommen. Ein Abtragen der Oberen  erdschicht sollte das Problem lösen.

Ich vermute mal, das der Boden noch nicht mal Sondermüll sein wird. Leicht mit Uran belastete Erde darf auf entsprechenden Deponien gelagert werden.

Uran wird übrigens auch in einigen Farbstoffen verwendet.
Ein anderer Zweig meiner Firma betreibt eine Wiederaufarbeitungsanlage und stellt Brennelemente her.
Soweit ich weiß ist abgereichertes Uran ein begehrter Industrierohstoff.






Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Ruhri am 14. April 2011, 22:46:06
Das führt uns gerade wieder von der Raumfahrt weg, aber es interessiert mich jetzt doch: Was kann man denn mit abgereichertem Uran anfangen? Ich hatte nämlich gedacht, dass die Verwendung als (gelbe) Farbe bereits längst beendet gewesen wäre.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: holleser am 15. April 2011, 15:47:00
Das Uran wird verkauft nicht entsorgt. Was letztlich daraus wird k.a vielleicht zum legieren.
Queksilber ist ja auch giftig ist aber gleichzeitig ein wichtiger Rohstoff.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: websquid am 15. April 2011, 19:24:55
Abgereichertes Uran wird für zum Beispiel hierfür verwendet:
-Abschirmbleche in Atomanlagen (da der Einfangquerschnitt sehr hoch ist). Damit ist dann auch wieder der Bogen zum Thema geschlagen, diese Anwendung wäre auch in der Raumfahrt theoretisch denkbar ;)

-bis 1981 als Kontergewicht im Heck der Boeing 747 (durch Wolfram ersetzt)

-Beim Militär sowohl als Munition als auch als Panzerung (M1 Abrams)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: nukolar am 16. April 2011, 11:44:35
Meiner Meinung nach dürfte die Entwicklung eines kompackten Reaktors kein zu großes Problem darstellen. Es fahren doch schon seit Jahrzehnten atomgetriebene Kriegsschiffe und U-Boote durch die Weltmeere.
Natürlich spielt das Gewicht dort keine so große Rolle, aber zumindest die Abmessungen, vor allem in U-Booten, dürften überschaubar sein.  :) Und zuverlässig arbeiten werden sie wohl auch......

Ich will es mal so sagen: An der Kernenergie führt kein Weg vorbei, wollen wir das innere Sonnensystem einmal hinter uns lassen. Und das in einer vertretbaren Zeit und mit genügen Energieresourcen für wissenschaftliche Geräte.

Es wird Zeit endlich mal was zu wagen!
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Flandry am 16. April 2011, 12:25:15
Meiner Meinung nach dürfte die Entwicklung eines kompackten Reaktors kein zu großes Problem darstellen. Es fahren doch schon seit Jahrzehnten atomgetriebene Kriegsschiffe und U-Boote durch die Weltmeere.
Natürlich spielt das Gewicht dort keine so große Rolle, aber zumindest die Abmessungen, vor allem in U-Booten, dürften überschaubar sein.  :) Und zuverlässig arbeiten werden sie wohl auch......

Das Problem ist nicht so sehr die Größe oder das Gewicht des Reaktors selbst, sondern die Kühlung, bzw das Abführen der überschüssigen Wärme. Ein Uboot hat unbegrenzt Kühlmittel zur Verfügung. Im Weltraum ist bereits die die Kühlung konventioneller Raumfahrzeuge ein Problem.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: endrimac am 16. April 2011, 13:51:05
Das Gewicht kann im Prinzip auch Probleme machen, insbesondere beim Start. Bei dem Blei, welches so um einem Reaktor liegt, sind bestimmt 20-30t mit Modul herum zu beachten.

Vielleicht könnte man den Reaktor mit Abstand zum Rest einbauen, sodass die Restwärme einfach durch das Metall in den Weltraum geleitet wird.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Matjes am 16. April 2011, 20:01:52
An Endrimac

"Die Restwärme einfach durch das Metall in den Weltraum leiten." Könntest Du mir mal erklären, was Du damit meinst.

??? Matjes
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Basileios am 17. April 2011, 12:32:02
Reaktoren werden über Radiatoren gekühlt, dass sind Flächen, wie Hitze abstrahlen. Oft sehen sie aus wie z.B. die Solarflügel einer Raumstation.

Die Abschirmung von Reaktoren ist meist nicht schwerer als 3 Tonnen, es reicht ja ein kreisförmiges Schild in eine Richtung um die Nutzlast abzuschirmen. Bei nuklear-elektrischen Raumfahrzeugen wird der Reaktor höchstwahrscheinlich an einem längeren Ausleger angebracht, an dem auch die Radiatoren befestigt sind. Direkt hinter dem Reaktor befindet sich der Schutzschild gegen die Strahlung, etwas weiter dahinter Treibstofftanks, Nutzlast und Triebwerke.

(http://www.raumfahrer.net/forum/yabbfiles/Attachments/up009614.jpg)

Hier befindet sich der Reaktor an der "Spitze". Die grauen Flächen sind die Radiatoren, die die Hitze in den Weltraum abstrahlen. Bei Volllast glühen sie vielleicht sogar.

Nuklear-thermische Raketen sehen etwas anders aus, hier befindet sich der Reaktor als Treibwerk am Ende einer konventionellen Raketenstufe, gekühlt wird er entweder durch Treibstoffreste oder Radiatoren. Ein Schild ist hier ebenfalls nur in eine Richtung erforderlich, bei Wegwerfstufen sogar nur wenn man Lebewesen transportiert.

(http://www.raumfahrer.net/forum/yabbfiles/Attachments/up017665.jpg?w=720&h=474)

Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: nukolar am 17. April 2011, 14:56:34
Die Kühlung mittels Radiatoren dürfte ein zu lösendes Problem sein. Das dringendste Problem ist wohl der Start von der Erde aus.
Den Reaktor selber könnte man in einem Stück hochbringen. Natürlich ohne die Brennstäbe. Die sollten gesondert hochgebracht werden.
Inwieweit der Zusammenbau und die Inbetriebname im orbit funktioniert, hängt von der Komplexität des Systems ab und sollte so einfach wie möglich gehalten werden.

Ich hab mich einmal ein wenig über Kernreaktoren in U-Booten schlau gemacht: 15 jahre Saft mit einer Ladung, spricht doch wahrlich für sich,oder? Und bei dem zu erwartenden Aufwand solte man ein bemanntes, wiederverwendbares System ins Auge fassen. 
Etwas,das dem Begriff "Schiff" zurecht trägt! ;)

In den Parkorbit und zurück könnte man ja mit Tenderbooten......äh, ich meinte Kapseln, gelangen.  ;D
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: liam.int am 19. April 2011, 18:20:28
Die Kühlung mittels Radiatoren dürfte ein zu lösendes Problem sein. Das dringendste Problem ist wohl der Start von der Erde aus.

Meiner Meinung nach stellen die Radiatoren einer der größten Probleme dar. Mit steigender Reaktorleistung steigt dann auch die Radiatorfläche dementsprechend je nach Temperatur stark an. Bei meisten Missionsanalysen geht man meistens ja von < 1MW Reaktorleistung (mesitens 200 - 500 kW). Darüberhinaus wird dann die Abstrahlfläche doch recht groß. Man kann dann die T erhöhen, mit flüssigmetall usw. und plötzlich wird das Ganze dann sehr teuer und recht schwer ... ausserdem brayton cycle ...

Naja und der Start ist eh ein politisches bzw. evtl. ein ökologisches Problem.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: websquid am 19. April 2011, 18:24:36
Die Kühlung mittels Radiatoren dürfte ein zu lösendes Problem sein. Das dringendste Problem ist wohl der Start von der Erde aus.

Meiner Meinung nach stellen die Radiatoren einer der größten Probleme dar.
Ich glaub die Wahrheit liegt da in der Mitte ;)
Es ist wirklich kein großes technisches Problem, die Kühlung mittels Radiatoren zu realisieren.
Aber Radiatoren stellen womöglich die größte Hürde beim Versuch dar, das Leistungsgewicht zu verbessern. Ich denke auch, dass es Ziel sein sollte, entweder die Radiatoren leichter zu machen, oder den Wirkungsgrad zu erhöhen (so dass weniger Energie abgegeben werden muss), oder am besten beides. Das scheint aber doch noch sehr schwer realisierbar zu sein.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: runner02 am 20. April 2011, 13:39:56
http://nextbigfuture.com/2008/03/direct-conversion-of-radiation-into.html (http://nextbigfuture.com/2008/03/direct-conversion-of-radiation-into.html)

Hier, damit wäre der Kühlbedarf annähernd 0, weil statt Zerfallswärme Strom entsteht.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: GG am 21. April 2011, 15:25:53
Das hatten wir damals schon mal andiskutiert. Die Zerfallswärme entsteht natürlich trotzdem. Man kann die thermischen Teilchen aber benutzen, um einen Teil ihrer Energie in elektrische umzuwandeln. Von 100% (oder Abwärme annähernd 0) wäre man aber auch dann noch weit entfernt.

Damit soll sich der Wirkungsgrad von RTGs von unter einem auf knapp 10 Prozent steigern lassen. Blieben immer noch 90% Abwärme. Bei Kernreaktoren erreicht man dagegen von der "bis zu 20-fachen Effektivität" nicht einmal die doppelte. Ein Schritt in die richtige Richtung ist es allemal.

http://www.raumfahrer.net/news/raumfahrt/05042008120717.shtml (http://www.raumfahrer.net/news/raumfahrt/05042008120717.shtml)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: nukolar am 24. April 2011, 15:53:08
Und bis ein brauchbarer Reaktor zur Stromerzeugung zur Verfügung steht, könnte man auf eine Technologie zurückgreifen, die seit ca. 50 jahren in irgendwelchen Schubladen verkommt: Ich spreche von NERVA !!

Es wurden ca. 15 Stk gebaut, die auch einige Betriebsstunden getestet wurden......

Bei doppelter Geschwindigkeit zu chemischen Triebwerken hat dieses Konzept einen weiteren Vorteil: Bei diesen Triebwerken ist echt "Dampf" dahinter!  ;D

Da braucht dann auch nicht bei der Hardware auf jedes Gramm geachtet werden.......

Und natürlich dürften die erst in gehörigem Abstand von der Erde gezündet werden  ;)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Matjes am 24. April 2011, 20:27:36
An nukolar

Zitat:"Bei doppelter Geschwindigkeit zu chemischen Triebwerken hat dieses Konzept einen weiteren Vorteil: Bei diesen Triebwerken ist echt "Dampf" dahinter!"

Tschuldigung - aber das glaube ich Dir nicht. Es wäre aber schon toll, wenn es wahr wäre.

Die Lebensdauer von heutigen chemischen Triebwerken liegt bei ca. 20 Minuten. Weil dann der Bladder trotz Kühlung durchbrennt. Wieso soll bitte durch Austausch der Wärmequelle die Geschwindigkeit auf das Doppelte steigen. Also nicht 3000 m/sec (immerhin 10fache Schallgeschw.) sondern 6000 m/sec.

Nehmen wir mal an, deine Angaben stimmen. Dann hast du Brennkammertemperaturen von ca. 3000 °C und einen Brennkammerdruck von 400 bar. Dein Reaktor löst sich bei solchen Temperatur- und Druckverhältnissen auf. Er wird flüssig und es gibt eine Kernschmelze. In der einschlägigen Literatur war der flüssige Reaktorkern sogar einkalkuliert (Um den hohen spez. Impuls zu erreichen). Allerdings hat man keine Materialien gefunden, die so etwas aushalten. Und dann den Reaktor noch regeln - wie geht denn das? Daran ist Nerva gescheitert.  Der Brennkammer gebe ich eine Lebensdauer von wenigen Minuten.

Mit einer der Gründe - so habe ich es verstanden - warum Nerva aufgegeben wurde, war, daß er nur sicher betrieben werden konnte, wenn ein niedriger spezifische Impuls in Kauf genommen wurde - also eine niedrige Reaktortemperatur und damit eine niedrige Ausströmgeschwindigkeit. Und zusätzlich kommt das hohe Gewicht der Strahlungsabschirmung. Die Wärme von Spaltungsreaktoren als Raumschiffantrieb zu nutzen - entschuldige bitte - macht technisch / physikalisch wenig Sinn.

Wenn Du da andere Info hast - ich lerne gerne dazu.

Gruß Matjes

P.S.: Das größte Hindernis der Raumfahrt heute ist unsere miserable Antriebstechnik. Dies zu ändern - fände ich sehr toll. Also Interesse - das ist schon da.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Poseidon am 25. April 2011, 01:27:39
Zu Nerva mal ne Frage. Wäre mit heutiger Technik(Eventuell Wasserstoffkühlung ähnlich wie bei den Shuttle Triebwerken) Nerva zu bauen?

Oder sind wir technisch noch immer nicht soweit. Scheitert es wirklich nur am politischen Willen einen Reaktor hinzuschiessen oder gehts technisch einfach noch nicht?
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Basileios am 25. April 2011, 06:48:16
Nerva-Triebwerke wurden bereits gebaut und getestet. Der spezifische Impuls lag bei etwa 850s bei einer erreichten Brenndauer von 90 Minuten (kumuliert?). NERVA ist also keinesfalls gescheitert sondern das Programm wurde aus politischen Gründen (Geld) gestoppt. Der Reaktor ist nicht gescholzen, da die erzeugte Wärme durch den H2-Strom abgeführt wird. Der spezifische Impuls ist unter anderem so hoch, weil nur Wasserstoff im Abgasstrom vorhanden ist und nicht wie bei chemischen Raketen schwerere Verbindungen wie O2 oder CO2 (dafür hat man logischerweise weniger Schub).

Mit heutigen Materialien und Konstruktionstechniken liegen etwa 925s im Bereich des technisch machbaren, bei Alternativen Konzepten (nicht auf Nerva basierend sondern auf Dumbo oder Kugelhaufenreaktoren (Timberwind) sogar 1000s. Bei Nerva hat man Temperaturen von bis zu 2700K erreicht, mit neueren Materialen wären 3000K realistisch.

ROVER NERVA Nuclear Rocket Engine test stand #2 (http://www.youtube.com/watch?v=ZRTrTRXOaTM#)

Waren das noch Zeiten, wo man Nukleartriebwerke einfach an der Oberfläche getestet hat ...  ;)

Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Matjes am 25. April 2011, 08:41:00
An Basileios

Wenn es Dir nichts ausmacht. Für die 2700°K hätte ich gern mehr Info: speziell Aufbau der Brennkammer, Treibmittelpumpe, Kammerdruck, Material der Brennstabumhüllung, Art der Reaktorkontrolle und so ein Kram.

Gruß Matjes
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: nukolar am 25. April 2011, 11:51:49
@Matjes: Wie Basileios bereits erwähnt hat, ist das Projekt aus Geldmangel gestopt  worden, obwohl man schon relativ gut entwickelte Hardware hatte.......einige hundert Betriebsstunden sollen es gewesen sein. Also gehe ich mal davon aus, dass es wohl auch eine politische Sache war.
Außerdem war nach Apollo der Mars mal ad Akta gelegt.

Außerdem bin ich im aktuellen PM auf einen Artikel gestoßen, nach dem die Russen, allen voran der Chef von Energia, die atomaren Antriebe zum Einsatz bringen will......genaueres hat er leider nicht gesagt. Und Orion wird er wohl hoffentlich nicht gemeint haben..... :o

Es war auch die Rede von einer Art Gaskernreaktor: In der Reaktionskammer wird eine art Wirbel aus H2 erzeugt und darin geringe Mengen Uran (Partikel) eingebracht. Dadurch soll ein Plasma von 30000 C enstehen. Aber das ist noch recht unausgegoren.....und die Strahlenbelastung wäre um einiges höher als NERVA . Ist natürlich für dem Weltraumeinsatz gedacht :D

Die Rede ist von Flugzeiten von 1 Jahr.......bis zum Pluto wohlgemerkt! 8) Das wär doch mal was, oder?
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Basileios am 25. April 2011, 13:33:10
An Basileios

Wenn es Dir nichts ausmacht. Für die 2700°K hätte ich gern mehr Info: speziell Aufbau der Brennkammer, Treibmittelpumpe, Kammerdruck, Material der Brennstabumhüllung, Art der Reaktorkontrolle und so ein Kram.

Gruß Matjes

2700K entspricht etwa 900s. Das war mit speziellen Brennelementen, die man nicht im Triebwerk getestet hat. Die echten NERVA -Triebwerke haben nicht so heiss gearbeitet, ich meine die waren da so bei 2500K was etwa 850s entspricht. Näheres hier:

http://trajectory.grc.nasa.gov/aboutus/papers/AIAA-93-4170.pdf (http://trajectory.grc.nasa.gov/aboutus/papers/AIAA-93-4170.pdf)

Die 850s Triebwerke sind gebaut und getestet worden. Das ganze funktioniert also sehr gut.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Matjes am 25. April 2011, 14:29:50
An Basileios

Vielen Dank für den NASA Artikel. Denn muß ich jetzt erstmal lesen.

An nukolar

Bei dem geplanen russischen Reaktor ist es noch viel schwieriger als Du geschrieben hast. Schau doch mal unter:
http://de.wikipedia.org/wiki/Gaskernreaktor (http://de.wikipedia.org/wiki/Gaskernreaktor)
Die offenen Probleme in den Griff zu kriegen, oh oh. Hochangereichertes Uranplasma in ein Kraftfeld einzusperren. Da haben sich die Russen aber etwas vorgenommen. Wie wir ja kürzlich lernen mußten, muß man die Nachwärme eines Reaktors monatelang abführen, selbst nachdem die Spaltungsreaktion längst erloschen ist. Sicherheit sieht anders aus.

Gruß Matjes
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Ruhri am 25. April 2011, 14:39:52
Natürlich liegt die Leistung eines Reaktors, wie man für die Raumfahrt benötigen würde, erheblich unter denen eines Leistungsreaktors zur Stromerzeugung. Je kleiner aber die Leistung, desto geringer das Risiko. So können Nullleistungsreaktoren (http://de.wikipedia.org/wiki/Nullleistungsreaktor) sogar komplett auf Kühlung verzichten und brennen trotzdem nicht durch. Die Frage ist nur, wo die Grenze zu ziehen ist, sowohl bei Sicherheit als auch bei der zu erzeugenden Energiemenge. Neulich stand etwa in der Zeitung, dass der ziemlich leistungsschwache THTR-300 (http://de.wikipedia.org/wiki/Kernkraftwerk_THTR-300) (300MW) durchaus hätte durchbrennen können. Die Sicherheitsgrenze lag da bei gerade einmal 100 MW, interessant werden Kernreaktoren aber bei 1.000-1.400 MW. Aber wie gesagt, braucht man in der Raumfahrt bei weitem nicht so hohe Leistungen.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: websquid am 25. April 2011, 15:16:51
@Matjes: Von einem "geplanten russischen Gaskernreaktor" zu sprechen ist noch etwas früh ;)

Man plant konkret einen relativ konventionellen Nuklearreaktor für den Weltraumeinsatz zur Stromerzeugung (also nuklearelektrischer Antrieb). Alles was darüber hinausgeht sind nur Gedankenspiele, aber nicht Gegenstand aktueller Entwicklung.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Basileios am 25. April 2011, 15:44:46
Wie wir ja kürzlich lernen mußten, muß man die Nachwärme eines Reaktors monatelang abführen, selbst nachdem die Spaltungsreaktion längst erloschen ist. Sicherheit sieht anders aus.

Das trifft bei einem nuklearen Triebwerk nicht zu, da der Reaktor dort nur für kurze Zeit aktiv ist und dementsprechend geringere Mengen an Spaltprodukten entstehen (in Atomkraftwerken läuft der Reaktor Monate). Selbst bei einem vergleichsweise langen Einsatz muss man NERVA nicht länger als einen Tag kühlen. Die Kühlung erfolgt radiativ und in dem man Treibstoffreste durch den Reaktor führt. In einer NERVA -Stufe sind so 3%-5% des Treibstoffs für Cool-Down reserviert (kommt natürlich auf die Größe der Stufe und die Leistung des Reaktors an) ...

... es gibt aber noch eine andere Möglichkeit: Man nutzt NERVA nach dem Einsatz über einen separaten Kreislauf zur Stromerzeugung und spart sich so den Treibstoff zur Kühlung. Das Triebwerk würde dann während der Reisephase als Kernreaktor arbeiten. Man braucht so keinen Treibstoff einsetzen und erzeugt auch noch viel Strom, dafür macht es das Triebwerk aber schwerer, da man Turbinen und Radiatoren auch noch mit herumschleppt. Das reduziert das eh schon mäßige T/W Ratio noch weiter ...
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: nukolar am 26. April 2011, 00:08:50
@matjes: Soweit ich das mitbekommen habe, war NERVA als 3 Stufenkonzept gedacht: Die erste stufe (3 Triebwerke) bringt das raumschiff auf kurs richtung mars, die 2 stufe bremst das ganze in eine Marsumlaufbahn und sorgt danach auch wieder für den Rückflug (2 triebwerke). die dritte stufe bremst die Rückkehrkapsel wieder in eine erdumlaufbahn (1 triebwerk).

Alle Stufen werden also abgetrennt......also ein "nachglühen" ist kein Problem.

Die einzelnen Stufen sollten halt nur die erdbahn nicht kreuzen....... ;)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Basileios am 26. April 2011, 05:35:18
Auch bei einer Wiederverwendung ist das Abführen Restzerfallswärme ein "Problem", das bereits gelöst worden ist.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Schillrich am 26. April 2011, 11:57:07
Hallo,

ich habe den bisherigen Thread "Nuklear Energieversorgung" umbenannt in "Nukleartechnik für die Raumfahrt", da wir ebenso thermische nukleare Antriebskonzepte diskutieren. Generell geht es um Einsatzmöglichkeiten von Nukleartechnik in der Raumfahrt.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Pirx am 26. April 2011, 13:52:13
... Und dann den Reaktor noch regeln - wie geht denn das? Daran ist Nerva gescheitert.  Der Brennkammer gebe ich eine Lebensdauer von wenigen Minuten. ... Wenn Du da andere Info hast - ich lerne gerne dazu. ...

Schau mal da ...


... oder da: http://www.raumfahrer.net/forum/smf/index.php?action=media;sa=item;in=2492 (http://www.raumfahrer.net/forum/smf/index.php?action=media;sa=item;in=2492)

Imho war die größte Herausforderung die, dass der Brennstoff sich sicher so einschließen ließ, dass nicht Bestandteile von ihm und des Kerns im Wasserstoffstrom durch die Düse des Systems ausgestoßen werden.

Gruß   Pirx
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 06. Mai 2011, 23:35:02
Die Kühlung mittels Radiatoren dürfte ein zu lösendes Problem sein. Das dringendste Problem ist wohl der Start von der Erde aus.

Meiner Meinung nach stellen die Radiatoren einer der größten Probleme dar. Mit steigender Reaktorleistung steigt dann auch die Radiatorfläche dementsprechend je nach Temperatur stark an. Bei meisten Missionsanalysen geht man meistens ja von < 1MW Reaktorleistung (mesitens 200 - 500 kW). Darüberhinaus wird dann die Abstrahlfläche doch recht groß. Man kann dann die T erhöhen, mit flüssigmetall usw. und plötzlich wird das Ganze dann sehr teuer und recht schwer ... ausserdem brayton cycle ...

Naja und der Start ist eh ein politisches bzw. evtl. ein ökologisches Problem.

Meiner Meinung nach stellen die Radiatoren einer der größten Probleme dar. Mit steigender Reaktorleistung steigt dann auch die Radiatorfläche dementsprechend je nach Temperatur stark an. Bei meisten Missionsanalysen geht man meistens ja von < 1MW Reaktorleistung (mesitens 200 - 500 kW). Darüberhinaus wird dann die Abstrahlfläche doch recht groß. Man kann dann die T erhöhen, mit flüssigmetall usw. und plötzlich wird das Ganze dann sehr teuer und recht schwer ... ausserdem brayton cycle ...

Naja und der Start ist eh ein politisches bzw. evtl. ein ökologisches Problem.
[/quote]

Im Prinzip ja, allerdings stimmt das mit der Größe so nicht.
Will man z.B. den Wärme mittels Flüssigkeiten abtransportieren, so bekommt man bei doppelt so großen Leitungsquerschnitten viermal so große Flüssigkeits, oder Gasmängen durch. Wie man sieht steigt zumindest in Niederdrucksystemen die Leitungsmasse langsammer an als der Massendurchsatz.
Gennerell haben kleine Systeme vor allem in kerntechnischen Anlagen auch kleinere Wirkungsgrade und das Verhältnis Anlagenmasse/Energieertrage ist kleiner.
Das kann man auch gut an Gasturbinen zeigen, sehr kleine Turbinen sind deshalb unwirtschaftlich.

Da es eher schierig ist den Währmetransport vollständig mittels Flüssigkeiten/Gasen durchzuführen, kann man vielleicht ein System entwickeln das erstmal über Leitungen mit großem Querschnitt in meheren Stuffen sich zu dünneren Leitungen verzweigt und dann in den dünnsten Schichten Matten zu verwenden die über Kohlenstoffnanofasern die Wärme auf möglichst dünne Filme transportiert.  Wollte man das mit Kupfer oder Aluminium machen, hätte man sehr schwere Kollectoren, macht man das aber wie beschrieben mit C-Tubes, hat man bezogen auf die Masse einen ca. 110x keinere Masse wie bei der Verwendung von Kupfer.

Eigendlich ist das den meisten Menschen wohl noch nicht bewusst, was dies gerade für Wärmemachinen bedeutet. Einen Faktor 100 ist riessig und lässt Lösungen zu die vorher undenkbar waren.

Ich hatte dies hier schonmal erwähnt, ich würde am ehsten einen Hochtemperaturreaktor verwenden und die Energie direkt mittels Helium zu einer oder mehreren (=redundanz) Gasturbinen leiten. Diese mit möglichst hoher Temperatur betreiben um den Wirkungsgrad so hoch zu betreiben wie es nur geht.

Für die Kühlung muss man dann schauen bei welcher Turbineneintritstemperatur ein Optimum von Turbinenwirkungsgrad zur Gesamtmasse vom Reaktor+Turbinen+Kühlleitungsnetz+Kühlgas+passive_Kühlflächen erreichbar ist. Vielleicht ist es sogar sinnvoll einen zweistufigen Kühlkreislauf zuhaben und eine Dampfturbine(n) im zweiten Kreis unterzubringen, falls dadurch das Leistungsgewicht verbessert wird.

Weiterhin könnte man bei relativ kalter Kühlflüssigkeit, diese in einem Mantel an der Aussenseite der Passagierkabine entlangführen um zusätzlichen Strahlenschutz für die Besatzung zu erreichen (in bemanten Einsätzen).   

Hier kommt leider noch eine Krux: Da man mit cTubes noch wenig Erfahrung hat und die natürlich immer noch teuer sind, begibt man sich hier komplett auf Neuland. Allerdings wird das in den nächsten 10 Jahren viel besser werden, weil zum einen die Herstellung besseres und/oder billigeres cTube-Material erlaubt, was solche Einsatzzwecke zumindest für kleinräumliche Anwendungen immer interressanter macht (z.B. CPU-Kühler)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Schillrich am 07. Mai 2011, 07:15:52
Hallo Klakow,

bei deinen Gedanken zur Effizienz der Kühlung fehlt der letzte Schritt. Das gesamte (Kühl-)System ist mehr als nur der Durchsatz an Fluiden. Auch wenn der Fluidddurchsatz stärker skaliert als die Systemgröße bzw. -masse, fehlt bei der Betrachtung der letzte Schritt, nachdem ein hoher Wärmestrom im Fluid ist: die Wärme muss noch raus ... durch Abstrahlung über die Oberfläche der Radiatoren.

Und wenn es rein um Proportionen geht: Volumina (und damit Massen und Wärmekapazität) skalieren mit der 3. Potenz, Oberflächen (und damit Wärmeübertragung) mit der 2. Potenz. Daher kühlen ja auch kleine Sachen/Tiere schneller aus als große.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: runner02 am 07. Mai 2011, 17:25:34
Aber auch beim Gaskernreaktor bleibt doch das Problem: Das Gas muss beschleunigt werden, und das geht mit Düsen. Eine Düse, die aber bis zu 50.000°C aushält, muss mir erst jemand noch zeigen...

Naja, bei einer Neuauflage des NERVA -Triebwerks gäbe es auch schon hitzefestere Materialien als vor Jahrzehnten, da könnte man noch was an ISP rausboxen (damals >850s). Und NERVA war kurz vor einem Triebwerk, das alle Anforderungen bestanden hätte!
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: nukolar am 07. Mai 2011, 18:39:12
Bezüglich NERVA hätte ich da mal so ein Gedankenspiel: Warum sollte man es nicht als Lastenesel in den Erdorbit verwenden? Was spricht dagegen?

Wäre damit das Einstufenkonzept nicht möglich? Wieviel H2 wäre nötig? Bezüglich der Dimensionen.
Soweit ich das mitbekommen habe, tritt keine Radioaktivität aus.

Vorausgesetzt,das Teil bleibt heil!  ;D
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Matjes am 08. Mai 2011, 10:20:06
Hallo Leute

Wie Schillrich völlig richtig betont, ist die Abstrahlung der Wärme in der Weltraum gegenwärtig das große Problem von Wärmekreisprozessen und nicht der Transport von Wärme zu den Radiatoren. Die Nutzung von großen elektrischen Triebwerken in Deep Space wird dadurch schwierig.

An Nukolar: Einen Kernreaktor als Wärmequelle für ein Triebwerk Typ Nerva findest Du einfach toll. Einwände nimmst Du nicht ernst. Und jetzt auch noch als erste Stufe. Nach Tschernobyl und Fukushima. Bist Du vom Wahnsinn umzingelt.

Gruß Matjes
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: nukolar am 08. Mai 2011, 10:37:08
@Matjes: Ich hab so meine Momente. 8)

Ich wollte lediglich eine Alternative zu den hochgezüchteten "Spirituskochern" aufzeigen, die wir bis jetzt sauteuer hochgeschossen haben.

Außerdem war meine Frage, ob es überhaupt realisierbar wäre. Wenn ja, könnten die Triebwerke ja im Orbit verbleiben und dort eventuell in neue Raumschiffe integriert werden. Das Spart Nutzlast.

Also ich stehe neuer Technik immer aufgeschlossen gegenüber. Und ein NERVA triebwerk, dass sich vielleicht ein paar Minuten in der Atmosphäre aufhält und dann im All verschwindet macht mir weniger sorgen, als die Urlatanlagen wie Isar 1, die 200km entfernt von mir dahinköcheln.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: runner02 am 08. Mai 2011, 11:34:29
Zitat
Also ich stehe neuer Technik immer aufgeschlossen gegenüber. Und ein NERVA triebwerk, dass sich vielleicht ein paar Minuten in der Atmosphäre aufhält und dann im All verschwindet macht mir weniger sorgen, als die Urlatanlagen wie Isar 1, die 200km entfernt von mir dahinköcheln.

Stimmt, nukleare Triebwerke können, effizient betrieben, nur eine Kurze Brenndauer haben, weil es richtig heiß rauskommen soll. Die Düse hält das aber nicht gut aus (NERVA wurde ja ziemlich niedrig-Temperaturig betrieben, um längere Brenndauern zu ermöglichen. Damit sinkt aber der ISP). Der Flug in den Orbit dauert aber auch nur ein paar Minuten - also perfect match ;)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Schillrich am 08. Mai 2011, 12:27:32
Mit den Ausfallwahrscheinlichkeiten (sowohl in den Modellrechnungen als auch empirisch), die bei Raketenstarts immer noch gelten, wird man keine Nukleartechnik bauen ... zumindest in der irdischen Biosphäre.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: runner02 am 13. Mai 2011, 18:00:39
Wenn ich das so sehe:


Ein Fusionsantrieb muss mit Magnetfeldern ausgestattet sein, um das 100Mio °C heiße Plasma nicht an die Wände stoßen zu lassen.
Wärme-Strahlung kommt trotzdem an die Reaktorwände und muss abgeführt werden - mit wie viel Wärme muss man da denn rechnen??

Die Entwicklng eines Fusionsreaktors steht und fällt mit der Entwicklung leichter Spulen. (und an der Möglichkeit, die Wärme von der Kammer wegzuleiten - ist die Technik heute schon soweit??)
Supraleiter könnten hier das Gewicht bzw den Strombedarf minimieren.


Des Weiteren geht es - im Gegensatz zu Fusionsreaktoren - nicht darum, möglichst viel Energie zu gewinnen. Sondern darum, das sie sich gerade so selbst erhält (ein paar Watt Verlust könnten auch die Solarzellen wettmachen) -> einfacher zu bauen (?)
Außerdem hat man das Hochvakuum gratis - im Gegensatz zu irdischen Anlagen.



Soweit richtig??
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: jakda am 01. Juni 2011, 14:41:46
Für alle Russisch-Freaks gibt es hier (http://www.a-submarine.ru/interviemain/%D0%BD%D0%B0_%D1%8F%D0%B4%D0%B5%D1%80%D0%BD%D0%BE%D0%BC_%D0%B4%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D0%B5_%D0%BA_%D0%B4%D1%80%D1%83%D0%B3%D0%B8%D0%BC_%D0%BF%D0%BB%D0%B0%D0%BD%D0%B5%D1%82%D0%B0%D0%BC.html) ein Interview vom 17.05.2011
mit dem Chefentwickler der (Raumes Power Systems) AG NIKIET, Dr. Vladimir Smetannikov
zur Entwicklung des Kernantriebes in Russland.
Darin wird von einem sehr engen Zeitplan gesprochen:
2011 abgeschlossener Vorentwurf
2015 bodengestützter Probelauf
2018 erster Testflug
Leistung 1000 kW
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Matjes am 01. Juni 2011, 23:09:10

an Jakda

Da ich leider kein Russisch kann - ???
Ein Zeitplan hilft auch nicht und ein Kostenplan auch nicht wirklich.
Vielleicht geht es ein wenig technischer? Es wird wohl kein Nerva
Antrieb oder? Dient der Reaktor als Wärmequelle für einen Sterling
Motor, der genutzt wird um elektrische Energie zu erzeugen? Und damit
wird ein elektrisches Triebwerk betrieben?

So ein technisches Zeuch würde mich interessieren.

Gruß Matjes
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: websquid am 01. Juni 2011, 23:46:12
Es geht um einen nuklearelektrischen Antrieb. Hier mal ein Bild des Reaktors:
(http://www.raumfahrer.net/forum/yabbfiles/Attachments/up014717.jpg)
Links ist der eigentliche Reaktor, von einem Beryllium-Mantel umgeben. Dahinter befindet sich Abschirmung, Generator etc...
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: tobi am 02. Juni 2011, 07:03:23
Und wo ist der gigantische Radiator? :o
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: jakda am 02. Juni 2011, 09:44:51
Wir haben hier jemanden an Bord, der uns das erläutern könnte...

Wie siehts aus -  Ilbus ?

Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Matjes am 02. Juni 2011, 12:21:01
Hallo

Anbei eine etwas ruckelige Übersetzung aus einem französischen Blog: Hier die Originalquelle:
http://forums.futura-sciences.com/astronautique/431520-generateur-nucleaire-developpe-russie-vol-spatial-habite-2.html (http://forums.futura-sciences.com/astronautique/431520-generateur-nucleaire-developpe-russie-vol-spatial-habite-2.html)

-----------------

Bezug: Entwicklung eines Space Reaktors von Wladimir Smetannikov, Chefdesigner bei NIKIET.

Im Herzen läuft eine Plasma-Engine. Es handelt sich weder um ein VHTR (very high temparature reaktor), noch ein LMFR (liquid metall cooled reactor), aber die Kombination aus beidem! Dh ein schneller Reaktor wird abgekühlt durch Gas. Russische Forscher sind offenbar sehr stolz: mehrere innovative Techniken für den nukleare Generator sind bereits patentiert. Allerdings ist das Kühlmittel, dass der primäre Kühlkreislauf füllen wird eine Mischung von Druckgas (Helium und Xenon).

Die Leistung (thermisch) des Reaktor beträgt 3,5 MW. Seine Höhe beträgt 2 Meter und einem Gewicht von 2,7 Tonnen. Der aktive Teil befindet sich in einem Reflektor 60 cm Durchmesser untergebracht. Die spaltbaren Brennstoff besteht aus hoch angereichertem Uran.

Die thermische Energie des primären Kühlkreislauf wird mit 4 Turbo-Generatoren (Typ: Brayton Typ mit geschlossenem Kreislauf) elektrisch gewandelt. Kompressoren und Pumpen werden zu einem geschlossenem Kreislauf verbunden. Um ein Schmelzen des Reaktors zu verhindern wird die überschüssige Wärme durch einen Kühler an eine riesige Fläche abgeführt.

Die Russen ist die Entwicklung von zwei Wärmetauscher gelungen. Ein neuer Typ (der Tropfen Heizkörper) und ein herkömmlicher Typ, die bereits von Geräten in der Umlaufbahn verwendet wird.

Der Reaktor in Frage wird zusammengebaut, getestet und in Betrieb genommen auf der Erde: und zwar am National Institute of Nuclear Engineering in Obninsk. Aber es ist nur Prototypen, kleiner als der "große Bruder", der qualifiziert sein soll im Jahr 2018.

Das Team arbeitet an dem Projekt hat bereits 300 Forscher, von denen die Hälfte der Mitarbeiter NIKIET sind. Der Besitzer soll bis zum Jahr 2012 verdreifachen.

Aber Herr Smetannikov sieht sich gezwungen, noch hinzufügen, dass auch wenn das Team motiviert ist und dass das Projekt ist spannend, sagte er, dass viele Forscher NIKIET in 3 Jahren in den Ruhestand und müssen schnell gefunden Nachwuchs bei den jungen russischen Forscher, die oft vorziehen, aus den Vereinigten Staaten nach Erlangung ihrer Diplome.

NIKIET Forscher arbeiten auch an einer neuen Technik, um den Preis von Gas Xenon reduzieren (35 $ / Liter derzeit), die Kosten für eine zukünftige Reise zum Mars (über 100 Tonnen Xenon erfordert reduzieren ).

------------

Ende Übersetzung

Zur Vertiefung noch ein Link zur Physik von gasgekühlten Reaktoren:
http://nuclear.inl.gov/deliverables/docs/appendix_3.pdf (http://nuclear.inl.gov/deliverables/docs/appendix_3.pdf)

Gruß Matjes
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: knt am 02. Juni 2011, 12:42:16
Und wo ist der gigantische Radiator? :o
Der ist nicht auf dem Bild. :) Der Reaktor ist nur die Spitze des Komplexes, und das erste Modul an dem konkret gearbeitet wird.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Bernard7 am 02. Juni 2011, 13:09:28
Hallo ,

der nukleare Triebwerk der Sowjetunion , 80  Jahre , der  mit Wasserstoff arbeitete  , war in der  Lage bis
zu 1  Stunde  zu arbeiten  . Für  einen  bemanten  Marsflug  ist  es  aber  eine  Arbeitsdauer  von  10  Stunden  erforderlich .
Mit der Entwicklung des neuen  Triebwerks  beschreiten  die Russen  ein  Neuland . Es geht ja nicht  um
eine Funktionsweise  von 10  Stunden , sondern  um 10 Jahre . Verwendet werden  Edelgase , wie Xeon .
Der spezifische Impuls  soll  um Faktor 10 grösser  , als bei der  Verwendung  von Wasserstoff , sein .
Der Schub , im Vergleich zu  chemischen  Triebwerken , soll 20  mall  stärker sein . Die lange  Lebensdauer  wurde   möglich  durch die Senkung  der Arbeitstemperatur  .  So ein zukünftiges Triebwerk ,
lange  Funktiosweise und exzellente Eigenschaften ,  eröffnet  ungeahnte Möglichkeiten  in der Weltraumforschung . Die Russen sprechen von  Raumschleppern  in  Erdorbit , Mondorbit  und natürlich von
Antiebsmodulen  in  interplanetaren Raumschiffen .

Gruss Bernard 7
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: knt am 02. Juni 2011, 15:13:27
Hier gibt es weitere Infos zu dem Triebwerk:
* http://www.federalspace.ru/main.php?id=2&nid=8069&hl=significant+objectives+of+space+exploration+in+the+21st+century (http://www.federalspace.ru/main.php?id=2&nid=8069&hl=significant+objectives+of+space+exploration+in+the+21st+century) (2009)

Hier haben wir darüber schon einmal diskutiert:
* http://www.raumfahrer.net/forum/smf/index.php?topic=7013.0 (http://www.raumfahrer.net/forum/smf/index.php?topic=7013.0)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Matjes am 02. Juni 2011, 15:43:51
Hallo

Nur der Vollständigkeit halber. Es geht nicht um ein Triebwerk Typ Nerva, bei dem eine Stützmasse (z.B. Wasserstoff) durch einen Reaktor aufgeheizt und dann durch eine Düse ausgestoßen wird. Es geht um einen Kern-Reaktor, mit dem elektrische Energie erzeugt werden soll. Diese Energie treibt dann elektrische Triebwerke an. Auch diese stoßen natürlich Treibstoffe aus. Der Schub ist klein aber der spezifische Impuls ist groß. Die Austrittsgeschwindigkeiten sollen von 3 km/sec (chem. Triebwerke) auf 30-40 km/s (elektr. Triebwerke) erhöht werden. Es geht um die Entwicklung der nächsten Generation von Triebwerken.

Gruß Matjes
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Bernard7 am 02. Juni 2011, 16:23:10
Hallo Matjes ,

mit dem Schub ist es  aber nicht korrekt . Die Russen  schreiben  das der Schub , in Vergleich zu chemischen
Antrieben ,  20 mall stärker sein soll . Das  steht alles im Interviu   mit  dem  Hauptentwickler    der kosmischen energetischen  Systeme  Wladimir   Smetanikow . Habe es wörtlich  wiedergegeben .

Gruss .
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Matjes am 02. Juni 2011, 16:53:37

An Bernhard7

Ich will Dich bestimmt nicht belehren. Aber was heißt hier stärker. Es kann doch auch effizienter bedeuten. Ich hole aus der selben Masse Treibstoff 20mal so viel raus. Im Übrigen kann man das nachrechnen. Ist auch nicht schwer.

Energiegleichung: E = 1/2 m v^2
mit E=1 MW und v=30 km/sec ist der Treibstoffbedarf 0,0022 kg/sec

und mit der Impulsgleichung: F = m v
mit m = 0,0022 kg/sec und v = 30 km/sec ist der Schub F = 66,67 Newton.

Ein chemisches Triebwerk würde für den gleichen Schub 20 mal mehr Treibstoff verbrauchen.

Gruß Matjes
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Bernard7 am 02. Juni 2011, 17:53:12
Hallo Matjes ,

es geht  mir explizit  nur um die Aussage von dem Hauptentwickler des  Triebwerks .  Nach seiner Aussage
handelt  es  sich  um  neuartige  Lösungen ,  das  auf der Welt  keine  Beispiele  findet  .  Russland
plant  zunächst   automatische Flüge zum Mars  .  Erst  danach   finden  sie  Verwendung   in bemanten
Raumschiffen .
Ja , deine  Rechnung ist korrekt .
In einigen Jahren werden wir aber  mehr  über  das Projekt wissen .

Gruss  Bernard7  ( ohne  h ) .
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: ilbus am 03. Juni 2011, 11:12:08
Danke Andreas für den Hinweis. Ich habe im Moment Projektabgabe, dacher werde ich mich darum erst am Wochenende kümmern können. Ich werde den Artickel durchgehen und eine Freiübersetzung hier reinstellen. Technische Deteils werden natürlich preziese überstzt ;)

Privet.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Bernard7 am 05. Juni 2011, 17:55:52
Hallo ,

auf der Roskosmos  Seite  ist ein sehr interessantes  Interviu  , mit  Anatolij  Koroteew ,  President der kosmischen  Akademi , über die  Entwicklung  der  russischen   Nuklartechnik .   Für die Entwicklung  des  nuklearen  Triebwerks , bis 2018 ,  wurden   17 Millliarden  Rubel  vereinbart .
Letztes   Jahr   erhielt  Rosatom  430 und  Roskosmos  70 Million   Rubel.  Von der Regierungsseite hat also 
das  Projekt  eine oberste Priorität .
A. Koroteew  erwähnte  noch das die  Arbeitstemperatur  des Triebwerks  die  1500 Grad  nicht  überschreiten wird .

Gruss Bernard7
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Bernard7 am 06. Juni 2011, 00:04:43
Hallo ,

möchte noch  auf das Interviu  von  W. Smetanikow , bevor IIbus  hier vollständig   übersetzt   , zurückkommen .

Der  Chefentwickler  der kosmischen  energetischen Systeme  spicht  von atomaren  Raumschleppern  und  den   vielseitigen  Aufgaben   die sie  in der Lage werden zu  meistern .  Nach  seinen Worten  wird   er  eine 
Länge  von  60  metern  haben .   Der  Transport von schweren  lasten zu Mond -  und  Marsorbit  ,  wobei 
andere  Experten  von 40 Tonnen  reiner Nutzlast  sprechen  die  er  auf eine  Marsbahn  schaft  , wird  eine der Aufgaben sein . 

Besonders im  Erdorbit ergeben  sich  für den atomaren  Raumschlepper  umfangreiche  Aufgaben  und zwar der
Transport  von jeder Art  von  Raumflugkörpern  auf  ihre  Arbeitsbahnen . Die Russen sprechen  auch von  der Entsorgung  nicht mehr funktionsfähigen   Kommunikationssateliten  in der  geostationären  Bahn .
Durch  die exzellenten  Daten und  sehr lange  Funktionsdauer , ergibt sich  eine Senkung  der Transportkosten
von  nie dagewesener  Grössenordnung . Dazu  zwei  Beispiele .
Um  20 Tonnen  in  Geo  Orbit  zu befördern  sind  3  Ariane 5   Flüge   notwendig .  Im  ersten Beispiel  startet
Ariane    einen oder  zwei  Raumflugkörper  mit  einer  Gesamtmasse  von  20 tonnen . Nach  Aussetzung  in der Erdumlaufbahn   kommt die automatische Kopplung  des  Raumschleppers  der   die Nutzlast  in
die  Geo  Bahn  befördert .  Ersparnis - zwei  Ariane 5  Starts .

Die weitere  Möglichkeit  besteht im Transport  von  Observatorien   und andere  Grossprojekte  in sehr  hohe  Umlaufbahnen .
Nach  Abkopplung  von den  Nutzlasten  kommt  der   atomare  Raumschlepper , die
Russen  sprechen von  einer sicheren Wartebahn ,  zurück  und  wartet  auf  seine nächste  Aufgabe .
Bei  technischen  Problemen der   Nutzlasten   bringt  der Raumschlepper   sie   in eine  niedrige
Erdumlaufbahn oder Orbitalstation  zurück ,  wo dort auch die  Reperatur  erfolgt .

Gruss Bernard7
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: ilbus am 06. Juni 2011, 15:33:56
Die Übersetzung ist fertig, ich korregiere nur noch die Fehler (ich bin sogar in meinen Muttersprachen schon immer ein furchbarrer Legosteniker gewesen).

Grüße
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Matjes am 08. Juni 2011, 22:08:49

Hallo Ilbus

Alle warten auf Dich. So lange kann es doch nicht dauern. Die paar Fehler.
Also: lieber ein Text mit einigen Fehlern, als gar kein Text.
Trau Dich.  Der Countdown läuft: 10 - 9 - 8 - 7 - Los mach hin

Gruß vom ungeduldigen Matjes
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Bernard7 am 12. Juni 2011, 22:37:52
Hallo ,

bin mir nicht sicher ob die folgende Meldung hier schon  behandelt wurde.
Neben den nuklearen Antrieb der in Russland entwickelt  wird , stehe auch auf der Tagesordnung , im Zusammenhang mit bemanten Flügen zum Mond , Mars und Bau von Stationen ,  auch die Entwicklung von
Atomkratfweren . Solche Anlagen ,  mit  bis zu 500 KW Energieleistung ,sind für künftige Einsätze auf den
Planeten geplannt  . Das Projekt könnte bis 2029 verwirklicht werden .
Das betonte W. Lapota an der Bauman -Univesität in Moskau .
Zu diesem Projekt gibt es  auch  änliche  Aussagen auch von anderen Leuten der russischen     Raumfahrtindustrie.

Gruss Bernard7


Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: websquid am 12. Juni 2011, 23:09:28
Nein, das hatten wir tatsächlich noch nicht. Wenn man mal drüber nachdenkt ist das aber auch keine Überraschung , sondern eine logische Konsequenz der Entwicklungen in Russland. Die Bedingungen im freien Weltraum und auf manchem Himmelskörper sind vergleichbar, warum sollte man also nicht auch die gleiche Technik dafür verwenden.

Der Zeitplan klingt interessant - bis 2029 heißt wohl, dass man so einen Reaktor auf dem Mond einsetzen will, denn eine Mondbasis ist das einzig passende Projekt, das bis dahin begonnen worden sein wird. Marslandung oder ähnliches ist ja erst für die 2030er im Plan.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Bernard7 am 13. Juni 2011, 00:04:38
Hallo websquid ,

ja , da bin ich auch deiner Meinung . Der Zeitplan ist auch nicht so relevant , technische Verzögerungen
kommen ja immen wieder . Das entscheidene aber ist , das die Projekte auch kommen .

Noch ein Satz von Lapota bezugnehmeng auf den  atomgetriebenen Raumschlepper .  Bei Beförderung von
Sateliten in die GEO Umlaufbahn  werde es möglich sein, die Transportkosten   mindestens zu halbieren und
die Nutzlast zu  verdreifachen .Dazu auch die Aussage von Smetanikow die ich geschrieben habe .

Weiter berichtete Lapota das die geostationäre Umlaufbahn sei zurzeit überlastet . Es befinden sich dort
rund 1000 Satelliten , mehr als 600 davon ausser Betrieb.  Ein Ausweg bestehe darin die Satelliten dort nicht
vereinzelt , sondern an Plattformen mit vielen Montagezellen zu plazieren . Wörtlich : " Es sei höchste Zeit,
mit diesem Projekt zu beginnen. Die erste 20 Tonnen schwere Plattform könne ungefähr  2018 gebaut
werden. Das Atomtriebwerk helfe dann ,diese Konstruktion ins All zu bringen ".

Lapota Aussage sei aber nicht die Einzige zu diesem Thema .

Gruss Bernard7

Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Matjes am 18. Juni 2011, 22:19:53
An Ilbus

Kommt da nicht noch was?  8)

Ich würde mich sehr freuen, wenn es eine Übersetzung des russischen Artkels geben würde.

Gruß Matjes
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Bernard7 am 19. Juni 2011, 10:34:46
Hallo,

ich habe noch ein Radiointervieu mit dem Weltraumexperten , Juri Karasch, zu unseren Thema .

http://www.welt.de/wissenschaft/weltraum/article13388576/Russland-will-mit-Atomkraft-zum-Mars.html (http://www.welt.de/wissenschaft/weltraum/article13388576/Russland-will-mit-Atomkraft-zum-Mars.html)

Gruss Bernard7
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: runner02 am 26. Juni 2011, 11:52:29
http://www.spaceflightnow.com/news/n1007/09rtg/ (http://www.spaceflightnow.com/news/n1007/09rtg/)

Europa soll bis 2020 Americium RTG herstellen können.

Ob das was wird? Damit könnte man evt mal (semi-)interstellare Proben launchen, wie z.B. Voyager (nur noch 15 geschätzte Jahre, bevor der Strom zu gering ist). Americium würde für Jahrhunderte Energie liefern, da zerfällt wohl eher der Rest der Sonde bevor die energie ausgeht
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Freestyle02 am 26. Juni 2011, 14:19:33
Zitat
Europa soll bis 2020 Americium RTG herstellen können.

Was ist das denn genau? Und woraus soll das herstellt werden?
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: runner02 am 26. Juni 2011, 19:52:45
http://en.wikipedia.org/wiki/Radioisotope_thermoelectric_generator (http://en.wikipedia.org/wiki/Radioisotope_thermoelectric_generator)

Hier ist es eigentlich erklärt...

Eine nukleare Energiequelle, die aufgrund des Seebeck-Effektes (Temperaturunterschied-> Strom) funktioniert.
Von den Amis und Russen wird momentan Plutonium dafür eingesetzt. Das hält bei Voyager z.B. aber nur 50 Jahre, da die gewonnenen Strommenge immer kleiner wird....

Americium sollte einige Jahrhunderte Energie liefern, man müsste halt anfangs etwas mehr Stoff reintun, dass man genug energie gewinnen kann.



P.S. die Beschreibung mit der Maus geht ja wieder - toll ;)

RTG    EDS     LAS 
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: ilbus am 08. Juli 2011, 11:15:53
Hallo Gemeinde, ich bitte um Verzeihung, ich komme seit Wochen nicht aus den Umsänden raus, die mich davon abhalten ändlich mal das Versprächen einzuhalten. Ich habe es nicht vergessen. Es kommt noch. Beste Grüße.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Matjes am 10. Juli 2011, 08:59:57

Hallo Ilbus

das freut mich sehr.

Matjes
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: ziolkowski am 11. Juli 2011, 09:26:38
Da wir alle auf Ilbus (auch Ziolkowski kann kein russisch) warten, möchte ich eine Zwischenfrage stellen:

Gibt es eigentlich Pläne, die Radioaktivestrahlung direkt in elektrische umzuwandeln.

Also die elektrische Ladung bei Alpha bzw. Beta Strahlung zu nutzen, gegen ein elektrisches Potenzial anzukämpfen? Somit würde eine Spannung aufgebaut
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: runner02 am 11. Juli 2011, 21:12:04
Da wir alle auf Ilbus (auch Ziolkowski kann kein russisch) warten, möchte ich eine Zwischenfrage stellen:

Gibt es eigentlich Pläne, die Radioaktivestrahlung direkt in elektrische umzuwandeln.

Also die elektrische Ladung bei Alpha bzw. Beta Strahlung zu nutzen, gegen ein elektrisches Potenzial anzukämpfen? Somit würde eine Spannung aufgebaut

Google mal unter Carbon nanotubes mit Goldpartikeln wandeln radioaktive Energie direkt in elektrische
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: GG am 11. Juli 2011, 23:35:20
Dazu gibt es auch eine Meldung bei uns: http://www.raumfahrer.net/news/raumfahrt/05042008120717.shtml (http://www.raumfahrer.net/news/raumfahrt/05042008120717.shtml).
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: ziolkowski am 12. Juli 2011, 10:08:10
Danke für den Typ.

Noch eine Frage: wurde schon einmal den Einsatz von einer Radiolyse von Wasser besprochen (also das Auftrennen von Wasser mittels Radioaktivität)?

Danach kann durch eine Brennstoffzelle wieder elektrischen Strom erzeugt werden.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: websquid am 12. Juli 2011, 10:25:18
Ich glaube nicht, dass Radiolyse jemals in Erwägung gezogen wurde.  Dazu ist die einfach nicht effektiv genug und dabei zu riskant. Um die Energie wirklich sinnvoll zu nutzen bräuchte man einen sehr großen Wassertank (zu schwer), außerdem ist die Frage, wie man die entstehenden Gase von einander trennt (das ist wahrscheinlich auch ziemlich kompliziert)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: runner02 am 12. Juli 2011, 15:54:19
außerdem ist die Frage, wie man die entstehenden Gase von einander trennt (das ist wahrscheinlich auch ziemlich kompliziert)

Das dürfte wenig Problem sein: eine PEM Membran lässt nur Wasserstoff durch, keinen Sauerstoff und auch kein Wasser.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: ilbus am 14. Juli 2011, 10:20:25
Ich habe diese Nacht die Übersetzung einem unseren Forenmitglieder zu korrektur gegeben.

Grüße. Yev
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: ilbus am 15. Juli 2011, 19:58:26
So, das lang Versprochene ist da: ich habe den Text möglichst dem Satznahe übersetzt. Ich lasse den Text unkommentiert, das Ganze ist sehr "russisch" :) viel Spaß beim lesen. Und vielen Dank an unseren Rauconmember Matjes für das unter-die-Arme-greifen bei der Korrektur.
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Zum 50-Jährigen Jubiläum des bemannten Raumflug von Jurij Gagarin


„Russland hat eine starke Position in der Eroberung des Weltraums. Wir besitzen fortschrittliche Technologien, starkes Personal, einmalige Produktionsgrundlagen und unersetzbare Infrastruktur. Unser Satellitenpark zählt mehr als 100 Apparate, und er wird – natürlich - konsequent ausgebaut. Mit dem Niveau jährlicher Ausgaben für das Erschließen des Weltraums hat Russland den 4. Platz in der Welt eingenommen, und diese Ergebnisse erlauben uns das Aufstellen seriöser  Aufgaben, Realisieren großer Projekte und Formulieren von Entwicklungsaufgaben für die Zukunft. Zum Beispiel werden zur Zeit in Russland Entwicklungsarbeiten zu Weltraumkernkraftanlagen durchgeführt. Sie werden als ein Schlüsselelement für die Realisierung fortschrittlicher Weltraumprojekte dienen. Ohne sie sind interplanetare Fluge, die Erschließung des Mondes und die Erforschung der Planeten unseres Sonnensystems unmöglich.
Ich möchte es unterstreichen, und das ist der Bestand unseres besonderen Stolzes: ähnliche Entwicklungen gibt es außer Russland bei niemanden, hier haben wir einen zweifellosen Priorität.“

Das war eine Zitat aus dem Vortrag des Regierungsvorsitzenden der Russischen Föderation  Vladimir Putin auf dem Treffen über die Entwicklungsperspektiven der russischen Weltraumfahrt vom 7.4.2011

„Raumfahrt heute erfährt einen Zustand ähnlich der Luftfahrt kurz nach dem Weltkrieg, als es klar wurde, dass mit den Kolbenmotoren keine Geschwindigkeitssteigerungen, keine Reichweitensteigerungen und insgesamt keine wirtschaftliche Luftfahrt möglich sind. Damals geschah in der Luftfahrt ein Sprung und man wechselte von den Kolbenmotoren zu Jets. Ungefähr die gleiche Situation besteht zur Zeit in der Raumfahrttechnik. Wir vermissen energische Perfektion, um seriöse Aufgaben lösen zu können.“

...so das Zitat von A. Korotejev, des Präsidenten der Raumfahrtakademie Rußlands.


Am 12. April ist es ein halbes Jahrhundert seit dem gedenkwürdigen Tag , als ein Bursche aus Smolensk mit einem wundersamen Lächeln, den Schwerkraftfesseln entfloh, als erster der Erdlinge erfahren hat, was eine echte Schwerelosigkeit ist, und er sah als Ganzes unseren Planeten und den Weltraum aus dem Bullauge des Raumschiffs. An jenem Tag begann ein Zeitalter der bemannten Flüge in den Weltraum. Es ist nur ein halbes Jahrhundert her und heute bereitet sich die Menschheit auf interplanetare Expeditionen vor. Theoretisch ist sehr Vieles bereits durchgearbeitet worden, bis ins kleinste Deteil, aber in Wirklichkeit existieren die Raumschiffe mit den für die Flüge zu den anderen Planeten geeigneten Triebwerken nur auf dem Papier und in den Rechnern. Und natürlich wünscht sich jedes entwickeltes Land, die ein entsprechendes Potential  in der Wissenschaft und Weltraumambitionen besitzt, das Erste in diesem nicht ausgerufenem Wettrennen zu sein. Am 28.10.09 auf der Sitzung der Kommission, in der Anwesenheit des Präsidenten der Russischen Föderation, zur Modernisierung und technologischen Entwicklung russischer Wirtschaft, wurde offiziell ein neues russisches Projekt zur Entwicklung eines Nukleartriebwerks ausgerufen. Eine genaue Projektbezeichnung lautet: „Erschaffung eines Fracht- und Energiemoduls (= -Schiffs, -Schiffteils, -Systems) auf der Grundlage einer Kernkraft-Antriebseinheit der Megawattklasse.“

Nach der Meinung des Direktors und Generalkonstrukteurs der vereinten Aktiengeselschaft Nikiet - Juri Dragunov, ist die Entwicklung einer nuklearen Antriebsanlage für interplanetare Flüge tatsächlich eine Innovationsarbeit, da dabei um eine neue Durchbruchstechnologie geht. Und obwohl die AG als der Hauptausführende bei der Entwicklung der Reaktoranlage ernannt worden ist, ist es faktisch ein Auftrag für die ganze Atombranche. Ausser Nikiet sind in dem Projekt eingebunden: das Forschungsinstitut für Weltraumgerätebau, der Kriogenmasch Konzern, das Institut Strahl, das russische Kernforschungsinstitut, das russisches Atomforum, verschiedene medizinische Institute, das föderale Unternehmen der öffentlichen Hand, der Konzern „Roter Stern“ und andere Institute und Werke des Rosatoms. Das Projekt ist ein Prestigeobjekt für die Branche. Da sollte man bereits auf einer neuen modernen Grundlage beginnen, mit Einbindung der Jugend.

„Natürlich ist die Teilnahme an dem Projekt für uns eine große Verantwortung“ - unterstreicht Juri Dragunov - „Aber unser Institut ist schon historisch ein Vorreiter. Insgesamt wurden mehr als 100 verschiedene Typen von Reaktoranlagen entwickelt und gebaut für verschiedene Zwecke. Ein bedeutender Teil davon hat kein Analogon auf der Welt. Mit der Entwicklung der Raumschiff-Kernreaktoren und -Nukleantriebanlagen beschäftigt sich Nikiet seit dem Jahr1965. Heute gilt es für die Projektarbeiten der zukünftigen Energieversorgungs- und Antriebsanlage der Megawattklasse eine Prüfstand- und Testreaktorgroßanlage zu bauen, um die grundlegende Konstruktionselemente zu erproben mit einer Mannschaft hochqualifizierter Wissenschaftler, Konstrukteure, Technologen, Ingenieure und Arbeiter. Dennoch, um die enge Terminplanung der Projektarbeiten einzuhalten, wird man sich anstrengen müssen. Im Jahr 2011 soll eine Projektstudie der Reaktoranlage abgeschlossen sein, im Jahr 2015 soll ein Boden(Land)-Prototyp und im Jahr 2018 soll die Reaktoranlage für den Einbau in die Energieversorguns- und Antriebseinheit als Bestandteil des Fracht- und Energieversorgmoduls gefertigt sein. Faktisch wurden den Werken von ROSATOM und ROSKOSMOS eine Chance gewährt vorhandene Träume und das Potential zu verwirklichen..


Des Weiteren ein Interview mit dem Hauptkonstruktieurs von Nikiet (Bau von Weltraumenergieanlagen) Vladimir Smetannikov:


In welchem Maße werden Kernanlagen die Energieversorgung von Weltraumvehikeln gewährleisten können?

Auf der Welt existieren zur Zeit keine einheitliche Konzeption oder Ansichten für die Energieversorgung, die es erlauben würde zum Mars und anderen Planeten zu fliegen. Es gibt zwei gleichwertige Ansätze was diese Idee betrifft. In dem Ersten – mit  Benutzung einer Kernkraftanlage in Verbindung mit einem elektrischen Triebwerk, dessen Energie in dem Energieblock erzeugt wird, der aus einem heißen, gasgekühltem Reaktor und Gas-Turbinen besteht. In dem zweiten Fall erhitzt man elektrisch ein neutrales Gas bis auf eine sehr hohe Temperatur, dass anschließend aus einer Düse geworfen wird. In unserem aktuellen Projekt zur Erschaffung einer Kernkraft-Energieversorgungs- und Antriebsanlage ( KEVA , russ. Abk. = ЯЭДУ ) geht es hier um eine im Prinzip neue Lösung, die keine Analogie weltweit hat. Es wird zum ersten mal eine kompakte Kernenergie-Versorgungsanalage für den Weltraumschlepper mit einer Leistung von 1MW und einem elektrischen Raketen-Triebwerk geben. Es ist möglich, dass die Triebwerke mit reinem Xenon betrieben werden, das auf eine hohe Temperatur erhitzt wird, was einen zwanzigfachen spezifischen Impuls liefern würde, als bei  chemischen Triebwerken. Das ist ein Triebwerk für die nahe Zukunft. Auf seiner Grundlage wird es möglich sein, einen KEVA für den Marsflug zu entwickeln – vorerst für Roboter und später für Expeditionen mit Weltraumfahrern. Heute werden die Grundlagen für die Vorbereitung solcher Flüge gelegt.

Für die Lebenserhaltung der ISS produzieren ihre Solarpanels in etwa 100kW. Die Station befindet sich auf einem erdnahem Orbit. Doch beim Flug, z.B zum Mars, bräuchte man Solarpanels mit einer Fläche, die mit der von dutzenden Fussballfeldern vergleichbar wäre. Das ist absolut unrealistisch für einen weiten Weltraumflug. Es ist naheliegend, dass für diese Ziele eine Kernanlage besser passt. Man kann sagen, dass die für die Erschließung des Weltraums notwendige Kerntechnologien in der Realität nur von uns beherrscht werden. Jetzt beginnen wir eine neue Runde in der Entwicklung dieser Technologien. Ich möchte sehr hoffen, dass wir in der Führungspositon bleiben werden. Bei Vielem fängt man bei Null an, bei einem leeren Blatt Papier. Natürlich, sind wir sehr froh darüber, dass die Entwicklung der ersten Hochleistungs-KEVA speziell dem Arbeitskollektiv von Nikiet anvertraut wurde. Wir haben schon immer Systeme entwickelt, die auf der Welt ohne Analogon waren und genau dafür ist unser Institut bekannt.
Genau deswegen wurde Nikiet, das hinter sich eine immense Zahl verschiedener Reaktor-Entwicklungen hat, zu dem einzigen Ausführendem der Arbeiten zu Erschaffung des Reaktors für den Weltraumantriebs ausgewählt.

Von allem Anderem abgesehen, bin ich sicher, dass das Projekt helfen wird unser Kollektiv zu erhalten und eine neue Generation von Entwicklern der Reaktoranlagen für verschiedene Zwecke zu erziehen.


Geht es Detailliertes über die Projektpartner?


 In der Entwicklungsgruppe der Energieversorgungsanlage nimmt teil ФГУП (zu Ehren des M.V Keldysh), geleitet von dem Akademiker A.Korotejev, der auch als wissenschaftlicher Leiter des ganzen Projekts fundiert.  Generalkonstrukteur, der für den   gesamten Schiff verantwortlich ist, ist die Raketen- und Weltraum-Korporation „ENERGIA“ (zu Ehren des S.P.Koroljov). Präsident und Generalkonstruktieur ist Vitalij Lapota. In der Gruppe sind noch eine Reihe von Betrieben eingeschlossen. Doch die eigentliche Reaktoranlage zusammen mit der Abschirmung und Steuerung wird bei Nikiet entwickelt.

 
Im Licht der jungsten Ereignisse in Japan, wie stellen Sie sich prinzipiell die Lösung des Sicherheitsproblems der weltraumstationierter Kernenergieobjekte und deren Außerbetriebnahme vor?

Das Projekt sieht es vor, eine Kernkraftanalage mit der Leistung von 1MW zu entwickeln, die erst nach dem Erreichen des Schiffes auf strahlungsungefährdeten  Umlaufbahn angeschaltet wird. Ferner können wir mit der Leistung in beliebige Richtungen fliegen. Natürlich muss die Lösung des Sicherheitsproblems für Kernkraft-Weltraumobjekte neu und radikaler sein, als bei Kernkraftwerken und U-Booten.  In zukünftigen internationalen Abkommen zur Erschließung des Weltraums wird es sicherlich festgehalten, dass kein Weltraumobjekt mit einem Kernreaktor unter keinen Umständen den Bewohnern der Erde schaden oder belasten darf.

Stellen Sie sich ein riesiges 60-m Schlepper-Raumschiff vor mit unserer Kernkraftanlage am Bord. Nach der Erledigung aller Aufgaben: Abwurf aller Satelliten verschiedener Formen und Anwendungen, mit denen er beladen war, dann erreicht sie den vorgegebene Umlaufbahn und nimmt Kurs auf einen erdnahen (jedoch strahlungsungefährdeten) Orbit, um dort aufzutanken und neu beladen zu werden. Angenommen, dass genau zu dieser Zeit beginnen ernsthafte Fehlfunktionen in dem Reaktor oder der Schiffssteuerung. Folglich, in dem Fall muss bei uns automatisch ein Notsystem angeschaltet werden, die den gesamten Kernkraftblock von dem Raumschiff trennt und es möglichst  weit von der Erde weg bringt und näher zur Sonne. In dem Fall ist es die ideale und einfachste Variante der Entsorgung und  Außerbetriebnahme der Weltraumkernkraftanlage.

In welcher absehbaren Zukunft sehen Sie dieses Bild   ?


Im Programm (bzw. in der Planung) steht schon alles fest. Nach unseren Graphen (Produktions-/Entwicklungstabellen) sollen wir für die ersten Flug- und Konstruktionstests in Jahr 2018 bereit sein. Mitte 2015 müssen wir den Reaktor auf der Testanlage „Resurs“ «Ресурс» anlaufen lassen und ihn „durchzufühlen“, und dann zusammen mit dem Turbienengenerator-Block, den ganzen Komplex der Abschirmung und Sicherheit einschließend, mit den Bodentests begingen. In erster Linie muss alles das für Menschen ungefährlich sein. Die Anforderungen an die Probeläufe sind sogar im Vergleich zu den Forschungsreaktoren um eine Größenordnung höher. Zum Beispiel man wird mindestens  vier Sicherheits-Barrieren vorsehen müssen.


Werden den die Arbeiten zur Entwicklung und Erprobung eines Boden-Prototypen des Kernkrafttriebwerks für die interplanetare Flüge fortgesetzt, die in den 50ger angefangen wurden?


Zur Zeit beherrscht nur Russland die Technologie des Raketentriebwerks, der mit dem auf 3000K erhitzten Wasserstoff betrieben wird. Amerikaner, nach der Ausgabe von großen Geldsummen, schafften es nur auf 2550K und nur für 50 sec.. Unser Reaktor arbeitete bei 3100K 4000sec und konnte noch mehr. Im Prinzip, um bis zum Mars zu fliegen und anschließend zurückkehren, Beschleunigungs- und Abbremsohasen eingeschlossen, muss das Wasserstofftriebwerk nur für 10 Stunden laufen. Unser Wasserstofftriebwerk in den 80-gern brachte es schon eine Stunde. Wären die Weiterentwicklungsarbeiten damals nicht abgebrochen worden, hätten wir heute möglicherweise einen für den Marsflug geeigneten Triebwerk. Schade drum. Damit ein Land sich entwickeln, muss man in neue Technologien investieren.

Betreffend Arbeiten, die von I.Kurtschatov, M. Kaldysch und S. Loroljov zur Erschaffung eines Boden-Prototypen angefangen wurden, werden die zu einem gewissen Grad in unserem jetzigem Projekt fortgesetzt. Wir erhitzen nun anstelle des Wasserstoffs Edelgase. Die Temperatur haben wir auch reduziert, da wir nicht zehn Stunden sondern zehn Jahre arbeiten müssen. Unser Gas wird nicht aus der Düse rausgeschleudert, da das System in einem geschlossenem System arbeitet, um Energie zu erzeugen. Dieses System speist dann elektrische Raketentriebwerke, die dann einen zehnfach größeren Schub als Wasserstofftriebwerke liefern. Das bedeutet, dass die Xenon-Triebwerke uns einen zehnfachen Schubvorteil liefern. Man kann mit geringeren Gasvorräten auskommen, um es bis zum Mars zu schaffen. Und dem entsprechend kann man mehr Nutzlast mitnehmen. Meiner Ansicht nach, werden beide Systeme sich in der nächsten Zukunft etablieren und bestehen. In manchen Fällen wird es vom Vorteil sein mit einem direkten Wasserstoffausstoß zu fliegen. In Anderen wird es dem Ziel mehr entsprechen ein elektrisches Raketentriebwerk zu verwenden. Im ersten Fall jedoch besteht ein Problem darin, dass wir auf der Erde kein Wasserstoffantrieb betreiben können, da der Ausstoß in die Atmosphäre untersagt ist. Daher hat sich die Konzeption geändert.


Wie wird die Arbeit aller interessierten Behörden zur Entwicklung von Raumfahrtsystemen koordiniert auf der Basis von Kernkraftenergiekunde?

Unser Projekt besitzt, und das ist das Interessanteste, eine vereinte Informationsumgebung. Wir arbeiten in einem geschlossenem System eines sogenannten „gemeinsamen Betriebes“, in dessen Reihen befinde sich außer Nikiet auch andere Kollektive von Betrieben von ROSATOM und ROSKOSMOS.In seinem Rahmen werden regelmäßig Video-Konferenzen durchgeführt, die spezielle Projektaspekten betreffen. Hier werden nicht nur die gereifte Probleme besprochen werden, sondern auch notwendige Arbeits- und Abschlusspapiere unterzeichnet werden. Die Arbeitsgruppen unterhalten sich Online. Sie bleiben an ihren Arbeitsplätzen ohne Reisezeiten in Kauf nehmen zu müssen. Bei uns ist eine gemeinsame Projektdatenbank erschaffen worden. Zum Beispiel kann ich an meinem Arbeitsplatz bleibend aus dem entsprechendem Ordner in einer Minute benötigte technische Zeichnungen und Materialien abrufen, die sich bei RKK ENERGIA oder im Zentrum zu Ehren von Keldysch befinden. Ich kann mit dem Material arbeiten und sie ausdrucken, wenn es notwendig ist. Das wurde schon von Anfang an unseres Projekts eingerichtet. Wir haben ein Rat der Projektleiter und ein Rat von Hauptkonstrukteuren eingerichtet. Man trifft sich regelmäßig, manchmal zwei Mal in Monat. So soll eine kollegiale Entscheidungen getroffen werden, die für alle bindend sind.
 

Ist Ihrer Meinung nach eine Möglichkeit der Vereinigung von Resoursen und Anstrengungen verschiedener Länder für ein zugigeres Vorankommen in dieser Richtung?

Wenn die Menschheit tatsächlich zum Mars oder einen anderen Planet des Sonnensystems als Ziel einer der Weltraumerforschungen wollte, dann ist eine breite internationale Zusammenarbeit notwendig, wie es schon bei ISS, ITER oder dem LHC passiert. Die Erforschung des Weltraums darf nicht zu der Beschäftigung eines einziges Landes oder gar zwei-drei entwickelter und reicher Länder. Im Weltraum treten wir nicht als  Amerika oder Russland auf, sondern als Vertreter aller Erdbewohner. Darum gibt es eine objektive Notwendigkeit zur intellektuellen Vereinigung vieler Länder für solche Geschehen. Wie schon bekannt, in der Mitte des vergangenen Jahrzehnts gab es einen Versuch die Bemühungen um den Marsflug zu vereinen, aber sie hat keinen Unterstützung in der internationalen Gemeinschaft gefunden. Zum Schluss möchte ich sagen, dass ich mich mehr als ein halbes Jahrhundert mit Kernkraftreaktoren beschäftige und mein ganzes Leben verfolge ich die Entwicklung moderner Technik. Ich bin sicher: Russland muss auf den Platz zurückkehren, der ihr würdig ist. Es verlangt mich sehr an den Tatsachen beweisen zu können, dass in Russland noch viele anständige Menschen geblieben sind, die danach eifern etwas Nützliches und Ruhmreiches für ihr eigenes Land zu machen. Es kann sein, dass wir deswegen mit Kollegen mit einer solchen Eifer uns mit dem Projekt zur Erschaffung eines Kernkraft-Weltraumantriebes für interplanetare Flüge beschäftigen.

Man möchte hoffen, dass einer der ersten experimenteller Flüge im Rahmen dieses Projekts ereignet sich  noch in diesem Jahrzehnt und bringt uns allen nicht nur positive Emotionen, sondern auch Stolz auf unseres Land, in dem wir geboren sind und in der wir leben. Jetzt kann man es sagen, dass ein vernünftiges, sehr durchdachtes Programm zur Realisierung dieses Projekts ist in unserem Land angelaufen. Und ich denke, dass in dieser sehr interessanter Sache werden wir schon sehr nahe dem Punkt kommen, ab dem es kein Zurück gibt.


Interview war von V. Stepanjuk aufgeschrieben. Übersetzung Ilbus, Korrektur Matjes
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: knt am 16. Juli 2011, 03:05:57
Vielen Dank Ilbus und Matjes! Das war ein sehr interessanter Text, der mich hoffnungsvoll gestimmt hat.

Den Unterschied zwischen den Triebwerksvarianten habe ich noch nicht ganz verstanden. Die Passage muss ich mir wohl noch mal anschauen und dazu recherchieren.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Bernard7 am 16. Juli 2011, 12:45:54
Hallo,

Zitat
Das war ein sehr interessanter Text, der mich hoffnungsvoll gestimmt hat

ja ,das ist richtig. Russland hat sehr grosse Erfahrung, von Anfang 1960 bis weit in die 80 Jahre wurde an einem nuklearen Triebwerk für das Energia/Buran System gearbeitet. Die Arbeit erfolgte im Konstruktionsbüro KBHA, zuständigt auch ua. für die Triebwerke der Wostok, Luna, Proton und Angara Raketen. Heute entsteht dort das Triebwerk für die zweite Stufe der RUS-M.

Dort entstand auch die Laseranlage für das Skif Projekt.

Nächstes Jahr, mit Beginn der Computersimulation an einen Supercomputer, wird eines der entscheidenen für das Projekt sein. Die physikalische- mathematische Modellierung sämtlicher Prozesse in einen virtuellen Triebwerk, so die Worte von Korteew, wären ein grosser Schritt das Vorhaben erfolgreich abzuschliessen. Der hat auch betonnt, das nach einer Computersimulation des RD-180 Teiebwerk ( Atlas Rakete) ergaben sich keine Problemme und mann konnte unverzüglich produzieren. Deshalb  ist so eine Simulation von essentieller Bedeutung und der erste fundamentaler Baustein für das Triebwerk und nicht vergleichbar mit Technologien der früheren Jahre.

Im Zusammenhang mit dem nuklearen Triebwerk, habe ich ein Bild von MG-19 der als ein ernsthafter Konkurent zu Buran angesehen wurde.


(http://www.raumfahrer.net/forum/yabbfiles/Attachments/up015093.gif)


Das Projekt entstand mitte der 70-er Jahre von Mjaszczistjew und Gurko (MG). Als Antieb waren
1 - ein nuklearer Triebwerk
2-  zwei raketentriebwerke, H20/ Sauerstoff vorgesehen.

Es wurde aber auch festgastellt, das so ein Projekt mehr Risiken als Vorteile hat und so wurde daran  nicht weiter gearbeitet. Bis heute gibt es dazu keine näheren Details.


Gruss Bernard7
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: GG am 16. Juli 2011, 13:25:22
Wenn ich das richtig verstehe, soll der geplante Reaktor im Inneren mit einem Gasgenerator arbeiten, der elekrtische Energie erzeugt. Beide bilden ein geschlossenes, absolut vom Antrieb getrenntes System. Die elektrische Energie im Megawattbereich wird dann für ein elektrisches Triebwerk verwendet, dass Xenon ionisiert und beschleunigt (oder?). Damit sind Reaktorkreislauf und Triebwerk vollkommen getrennt. Außerdem nutzt man nicht die Wärme des Reaktors, um das Gas zu beschleunigen sondern allein elektrische Energie. Die Triebwerksgase sind also nicht als Kühlmittel für den Reaktor erforderlich. Er kühlt sich auch so ausreichend ab (über Radiatoren und Kühlmittelkreislauf). Damit ließe sich dasselbe Reaktorsystem auch für andere Aufgaben einsetzen.

Eine andere Möglichkeit wäre, die Wärme des Reaktors zu verwenden, um ein Antriebsmedium zu erwärmen, unter Druck zu setzen und anschließend durch eine Düse zu entspannen (nuklearthermisch). Diese wird aber nicht genutzt. Was der zweite Typ ist, den man nicht verwendet, habe ich auch noch nicht ganz geschnallt, bzw. was genau der Unterschied zu dem geplanten System ist. Bei beiden erzeugt der Reaktor elektrische Energie, die anschließend für die Beschleunigung des Antriebsmediums verwendet wird.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: ilbus am 16. Juli 2011, 14:35:57
Ja, GG, du hast schon richtig gelegt. In einer Variante hat man eine Kernkraftanlage zu Energieerzeugungzweicken, wahscheinlich über Gasturbienengeneratoren, die unter Anderen jedoch zum grossen Teil für Ionentriebwerk verwendet wird, zu mindest bin ich immer wieder auch in den anderen Texten darauf gestossen, dass Ionentriebwerke auf Russisch (vlt. zu Tarnungszwecken in früheren Zeiten) als elektrische (Raketentriebwerke) bezeichnet werden: elektritscheskij reaktivnyj dvigatelj reaktivnyj, ist buchstäblich Reaktionskraft in dem Sinne von Actio=Ractio, was in dem russischen für Raktene aber auch Jet-Triebwerke stehen kann, es kommt eben auf den Kontext an. Aber ich schweiffe ab.

Bei dem zweitem Kozept wird es sich wahrscheinlich um eine Antriebsart handelt die den Athmosphärischen Kernkrafttriewerken der 60ger Jahre sehr ähnlich: man erhitzt in einem Wärmetauscher das Treibmittel, in dem Fall wahrscheinlich das flüßige Xennon, es Expandiert beim Verdampfen explosionsartig, was in einer Düse in den Schub umgewandelt wird.  Vermutlich wird die anlage auch einen kleineren Sekundärkreislauf haben, in dem es elektrische Energie für die restlichen Schiffsysteme liefert. Wobei, und das ist jetzt meien Spekulation kann es sich durchaus um eine Art Platzmaantrieb handeln. Es gab Forschungen in die Richtung von Magnefelddüsen für extrem heiße und zum Teil oder Ganz ioniserte Gasen.

Der TExt ist eben sehr spekulativ und voller Andeutungen, aber in Russland gehöhrt es zu einem äußerst guten Ton nach dem Motto zu leben: sag nicht "hopla" bis du übergeprungen bist.

ich fand den ARtikel ebenfalls lesenswert, und danke JAkda vielmals für den Hinweis

PRivet
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: GG am 16. Juli 2011, 14:40:39
So spekulativ erscheint mir das gar nicht, wenn man in den Achtziger Jahren schon recht weit war und diese erfolgreichen Ansätze nun auf weiterentwickletem Niveau fortführt.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Bernard7 am 16. Juli 2011, 20:43:28
Hallo,

für das nukleare Triebwerk verwendet Korteew dazu Wörtlich den Begriff: Hybridmotor / Triebwerk.
Er macht einen einfachen Vergleich, um dae ganze auch zu Verstehen, mit einen Auto das mit Benzin als auch elektrisch Fahren kann.


Gruss-Bernard7
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Matjes am 16. Juli 2011, 22:53:51
Hallo

Ich hoffe, jetzt sind alle schwer begeistert. Die Russen planen ein Wunderraumschiff.
Es geht voran. Da war doch die Rede von 10 bis 20mal höherem spez. Impuls.
 
Was können wir erwarten von dem russischen Wunderraumschiff, wenn es denn fertig sein wird. Einige technische Kennzahlen sind ja bekannt. Ich hab mal den Antrieb durchgerechnet mit der Impuls- und Energiegleichung.

Fall 1 angenommene Eingangsgrößen:
elektrischer Leistung von 900 KW
Xenon Stützmasse von 2 g/sec
Austrittsgeschw. 30 km/sec

daraus berechnet => Schub: 60 N oder 6,1 kg

oder Fall 2 angenommene Eingangsgrößen:
elektrischer Leistung von 900 KW
Xenon Stützmasse von 0,5 g/sec
Austrittsgeschw. 60 km/sec

daraus berechnet => Schub: 30 N oder 3,0 kg

Der Schub ist wie groß? Drei bis sechs kg Schub. Die Russen schicken ein AKW ins All, um wieviel Schub zu erzeugen? Drei bis sechs Kilo. Ist das wahr?
Kein Flitzer? Und auch kein Sportwagen? Es wird ein schwerer, langsamer, heftig untermotorisierter, behäbiger Schlepper. Das ist im Moment das Beste, was die Menschheit heute vielleicht hinkriegt.

Gruß
Matjes
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Bernard7 am 17. Juli 2011, 11:56:59
Beim schreiben hatte ich technische Probleme und konnte keine Korrekture auch vornehmen

Matjes, ich hoffe ich konnte deine Skepsis etwas mildern. Fachpublikationen dazu erscheinen in Russland fast jeden Monat neu .Die Übersetzung habe ich nicht gemacht, da ich das Forum wahrscheinlich auch verlassen werde.

Gruss Bernard7
 
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Bernard7 am 17. Juli 2011, 11:58:47
@ Matjes

Deine Skepsis in allen Ehren. Dazu meine fundierte Gegegendarstellung. Möchte aber betonnen, das es sich ausschlieslich um russische Quellen und Raumfahrtingenieuren handelt, die an den Triebwerk auch arbeiten.

1

Das Triebwerk durchläuft jetzt die technische Dokumentation und wir haben keine nähere Details. Es gib nur Aussgen zu der Leistungsfähigkeit und die sind für mich ausschlaggebend. Jede Spekulation ist fehl am Platze

2

Nächstes Jahr nach der Simulation können wir etws mehr erfahren, Sollten bei der Simulation die Computer um die Ohren fliegen, so wird es erfordelich sein Verbesserungen und Veränderungen vorzunehmen. In diesen
Fall entstehen natürlich erhebliche verzögerungen. Russland hat damit aber fast 50 Jahre Erfahrung und so schlimm wird es nicht sein.

3

Auf einer Pressekonferenz, Januar 2011, erklärte Roskosmos Chef A.Preminiow: " Die Entwicklung solches Tiebwerks ermöglicht uns 3 Monatige Marsflüge, hin und zurück" Also 30 tage zum Mars, aufenthalt dort von 30 Tagen und eine Rückreise auch von 30 Tagen.

Quelle:http://www.3dnews.ru/news/roskosmos-dvigatel-dlya-mezhplanetnih-korabley-mozhno-sozdat-za-6-9-let (http://www.3dnews.ru/news/roskosmos-dvigatel-dlya-mezhplanetnih-korabley-mozhno-sozdat-za-6-9-let)

4

Die Aussagen decken sich auch von Lapota. Er spricht von einer Verdreifachung der Nutzlast bei gleichzeitiger Senkung der Kosten von 50 Prozent.

5

Änliche Aussagen zu der Nutzlast sind auch hier zu finden. Dazu ein Viddeo in englischer Sprache. Da ich schwach in englisch bin, kann ich dazu nicht viell sagen.

Quelle. http://inotv.rt.com/2010-01-28/Atomnij-dvigatel-otkroet-novie-gorizonti (http://inotv.rt.com/2010-01-28/Atomnij-dvigatel-otkroet-novie-gorizonti)

6

Dazu noch ein sehr interesanter Artikel, vom nuklearen Symposium in Chikago, über die Möglichkeiten der nuklearen Antriebe.

Quelle:http://lunapark.ws/2011/07/04/na-osnove-yadernogo-sinteza-razrabotan-sovershenno-novyiy-printsip-kosmicheskih-dvigateley-dlya-dalnih-poletov/ (http://lunapark.ws/2011/07/04/na-osnove-yadernogo-sinteza-razrabotan-sovershenno-novyiy-printsip-kosmicheskih-dvigateley-dlya-dalnih-poletov/)

7

In einen Artikel von 2000, habe momentan nicht parat. spricht ein Raumfahrtingeniur über die weitere Möglichkeite der nuklearen Antriebe. Er erwäht dass das sowjetische Tiebwerk RD- 0410 einen Schub von 2,5 bis 3 Tonnen lieferte. Mit neuen Technologien ist es möglich den Schub  Faktor bis 3 zu erhöhen. Also so um
9 bis 10 Tonnen wären zu erwarten.

8

Dazu auch die Aussage von russischen Militärs. Quelle kann ich später nachreichen. Mit dem neuen Triebwerk
haben sie die Absicht auch einen atomaren kosmischen Flugzeug zu entwickeln.

9

Die Aussage das es sich um ein MW Triebwerk handelt  ist nur zutreffend das er oberhalb der Grenze liegt. Ich habe Werte gefunden die von 150 bis 500 MW thermische Leistung sprechen.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: KSC am 17. Juli 2011, 15:53:38
Auf einer Pressekonferenz, Januar 2011, erklärte Roskosmos Chef A.Preminiow: " Die Entwicklung solches Tiebwerks ermöglicht uns 3 Monatige Marsflüge, hin und zurück" Also 30 tage zum Mars, aufenthalt dort von 30 Tagen und eine Rückreise auch von 30 Tagen.

Dort steht aber auch, dass ausreichende Finanzmittel Voraussetzung sind.
Er macht zwar keine Angaben darüber, was „ausreichend“ wäre, es gehört aber keine große Profetische Gabe dazu, um vorauszusagen, dass es diese Mittel nicht geben wird ;)
Hat sich der neu Roskosmos Chef Popowkin nicht auch sekptisch zu einem bemannten Marsflug geäussert?

Gruß,
KSC

Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: websquid am 17. Juli 2011, 15:57:49
Hat sich der neu Roskosmos Chef Popowkin nicht auch sekptisch zu einem bemannten Marsflug geäussert?
Hat er durchaus. Ob das aber dieses Projekt wirklich berührt wage ich zu bezweifeln. Denn ein Nuklearschlepper ist auch für Satellitentransport in den GEO (bzw da heraus - Weltraumschrott entsorgen!) tauglich. Ebenso könnte er eine Rolle bei bemannten Mondlandungen spielen oder beim Start interplanetarer Sonden - die Anwendungen sind so vielfältig, dass ich durch Zweifel an einer Möglichkeit trotzdem noch genug andere Möglichkeiten sehe ;)

Und momentan wird das Programm finanziert wie gewünscht - ob das so bleibt ist natürlich eine andere Frage ;)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Bernard7 am 17. Juli 2011, 16:29:45
@ KSC

Zitat
Dort steht aber auch, dass ausreichende Finanzmittel Voraussetzung sind.


Ja, das ist ja richtig. Zunächst hat das Triebwerk oberste Priorität bei der Regierung, unabhänig was auch Popowkin sagt und die Gelder sind zugesichet. Dazu noch meine persönliche Meinung, es ist auch nicht so entscheidend  wann das Triebwerk seine Reife ereicht, ob in 10 oder in 20 Jahren. Die Russen betonnen aber immer wieder das es keinen Weg zurück gibt. Die bemannte Landung vielleicht nach 2040 ,wobei Flüge zum  Mars schon früher denkbar wären.

Wir müsen also abwarten.


Gruss Bernard7
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Bernard7 am 17. Juli 2011, 16:41:28
Zitat
@ websguid

Zitat
Hat er durchaus. Ob das aber dieses Projekt wirklich berührt wage ich zu bezweifeln. Denn ein Nuklearschlepper ist
Zitat

Ja , das ist richtig und es geht doch Energiesysteme zu entwickeln die eine erhebliche Kostenreduzieng mit sich bringen und die Fugdauer drastisch senken. Ansonsten wird die bemannte Raumfahrt auch stagnieren.

Mit den Geldern ist ja so eine Sache, es könnte natürlich etwas mehr sein ( russische Äusserungen ).


Gruss Bernard7
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Atlan am 17. Juli 2011, 18:14:40
Matjes stellt es jetzt so da, als wären 50-60 Newton wenig......aber ich dachte eigentlich, dass es für ein triebwerk, dass monatelang aktiv ist verflucht viel ist...oder täusche ich mich? vorallem die austrittsgeschwindigkeit(ergo maximalgeschwindigkeit) ist ziemlich hoch.....wenn die mit 60 newton schub erreicht wird, sollte das doch flott gehen.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Schillrich am 17. Juli 2011, 18:18:54
Hallo,

Schub und Austrittsgeschwindigkeit sind nicht in einem "direkten" Zusammenhang zu sehen, bzw. nicht als "Synonyme" voneinander. Die Austrittsgeschwindigkeit gibt an, wie effizient der Treibstoff (oder die Stützmasse) in Impuls umgesetzt wird, quasi wie schnell jedes Atom davon fliegt und Impuls liefert. Der Schub ist dann die "Wirkung" aus der Summe der gesamten eingesetzten Masse und beschreibt die beschleunigende Wirkung. Die Frage ist hier wie viel Treibstoff/Stützmasse kann denn überhaupt pro Sekunde so hoch beschleunigt werden? Da ist die Leistung des Reaktors der begrenzende Faktor.

60N bei einem viele viele Tonnen wiegenden Raumschiff samt Reaktor wäre quasi nichts. Damit beschleunigt man nur extrem langsam, auch wenn jedes kg Treibstoff/Stützmasse hoch effizient eingesetzt wird. Man sieht das ja an der Sonde DAWN. Sie kommt sehr weit, aber eben auch sehr gemächlich.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Bernard7 am 17. Juli 2011, 18:35:11
@ Altan

 
Zitat
dass es für ein triebwerk, dass monatelang aktiv ist verflucht viel ist

Ja , aber das Tiebwerk hat andere Aufgaben und es geht vorwiegend um bemannte Flüge. Zum Mars sind Flüge in rund 30 Tagen möglich und nicht monatelang.

Unbemante Flüge und Transport von schwere Lasten zum Mars, Jupiter spielt die Reisedauer nicht die entscheide Rolle.

Beachte, das erste sowjetische nukleare Triebwerk hatte einen Schub von rund 2,5 bis 3 Tonnen.


Gruss Bernard7
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Bernard7 am 17. Juli 2011, 18:44:49
@ Schillrich

Zitat
60N bei einem viele viele Tonnen wiegenden Raumschiff samt Reaktor wäre quasi nichts


Ja, wirklich war. Die Russen sprechen von einen Raumschiff der bis 500 Tonnen wiegen kann. Selbst bei 300 Tonnen zum  Mars in rund 30 tagen, ist schon eine aussergewöhliche Leistung.


Gruss Bernard7
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Atlan am 17. Juli 2011, 18:51:15
die frage ist eben wieviel es wiegt.....das triebwerk an sich , und der reaktor scheinen nicht so groß zu sein....sind 300-500 tonnen wirklich das anvisierte? bei 30 tagen hin und 30 zurück kann man doch auch bequem mit 50-100 tonnen starten.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Bernard7 am 17. Juli 2011, 19:29:10
@ Altan

Zitat
sind 300-500 tonnen wirklich das anvisierte? bei 30 tagen

Nein, so möchte ich das nicht sehen. Es geht jetzt um die Entwicklung des Triebwerks und über die Startmasse des Raumschisffs möchte ich nicht spekulieren. Wenn ich was anderes in russischen Publikationen erfahre, so werde ich posten.
 
Zitat
hin und 30 zurück kann man doch auch bequem mit 50-100 tonnen starten.

Nein, das ist absolut zu wennig. Schon die Stützmasse kann mehr als 100 Tonnen betragen.

Wir müsen geduldig sein.

Gruss Bernard7
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: KSC am 17. Juli 2011, 20:25:28
Zunächst hat das Triebwerk oberste Priorität bei der Regierung, unabhänig was auch Popowkin sagt und die Gelder sind zugesichet

Oberste Priorität?
Also noch vor Angara, Rus-M und dem neuen Kosmodrom?
Das würde bedeuten, dass man gegebenenfalls dort Finanzmittel abziehen und in das Nukleartriebwerk stecken  würde.
Das ist doch recht erstaunlich, kannst du da eine Quelle nennen, denn das habe ich bisher in dieser Form noch nicht gehört.

Gruß,
KSC
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: knt am 17. Juli 2011, 21:20:21
Das wird schon jemand wörtlich so gesagt haben, ist jedenfalls eine übliche Phrase. Ist aber nicht so wörtlich zu nehmen wie du es tust, KSC. Über das Kosmodrom, Angara und Rus-M wird man sicher das gleiche gesagt haben. "Gegebenenfalls" wird man sehen wenn der Fall gegeben ist.

Aktuell und in naher Zukunft ist das Projekt finanziert und es wird daran gearbeitet. Alle politischen Stellen haben den Willen ausgedrückt, dieses Projekt zu Ende zu führen. Das ist schon eine ganze Menge - genauso viel wie Constellation für sich verbuchen konnte.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Bernard7 am 17. Juli 2011, 22:17:42
@ KSC

Zitat
Oberste Priorität?
Also noch vor Angara, Rus-M und dem neuen Kosmodrom

Ja, das kannst du mir glauben. Werde aber  natürlich auch nachreichen.

Nein, zu Kosmodrom, Rus, Angara sind auch Gelder Zugesichert und die Raketen werden früher fliegen als das
Triebwerk. Es sind unabhänige Projete im Gesamtkontext der russischen Strategie.

Es ist auch richtig das die Russen damit eine gigantische Baustelle haben und Verzögerungen kommen sowieso. Du musst aber auch sie Verstehen, es gibt keine andere Alternativen. Schon der Fakt das die Kosmonauten vom fremden Territorium ins  All starten ist  sehr schmerzlich und dazu noch die hohen Pachtgebüren, Schwierigkeiten mit den kasachen.

Ich wiederhole nochmalls, es geht mit den Projekten auch um die Effizienz zu Steigern und Energiesysteme zu Schaffen die die ganze Raumfahrt auf eine neue nie dagewesne Stuffe heben. In persönlichen Gesprächen mit Menschen der russischen Raumfahrt ist der Fakt, das die Amerikaner als erste auf dem Mond waren, eine schmerzliche Wunde. Aber das ist schon ein anderes Thema.

Noch ein Fakt für dich. Der nukleare Raumschlepper soll eine 10 bis 15 Järige Funktiondauer aufweisen. Der kann prakisch 15 jahre zwischen Erde-Mars-Erde pendeln. Na ja, aber der bekommt noch andere Aufgaben ( russische Quellen, Aussagen).



Gruss Bernard7


Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: KSC am 18. Juli 2011, 07:34:41
Klar ist es logisch, dass man nicht länger von Kasachstan abhängig sein und sein eigenes Startgelände haben will.
Ein neues Raketensysteme, bemannt und unbemannt, erscheinen mir auch logisch und sinnvoll. An diesen Projekten wird gearbeitet und ich zweifle nicht daran, dass man sie umsetzt.
Aber nach wie vor habe ich an diesem Nukleartriebwerk große Zweifel.

Mit ein wenig Quellenrecherche findet man, und du Bernard7 sagst das ja auch selber, dass man ein Nukleartriebwerk entwickelt.
Z.B. hier:
 http://german.ruvr.ru/2011/04/11/48759867.html (http://german.ruvr.ru/2011/04/11/48759867.html)

Die „Entwicklung“ eines solchen Triebwerks ist aber nun nicht gleichbedeutend damit, dass man das auch bauen und einsetzen wird.
In dieser Roskosmos Meldung:
http://www.federalspace.ru/main.php?id=2&nid=11616&lang=en (http://www.federalspace.ru/main.php?id=2&nid=11616&lang=en)
Ist die Rede davon, dass das Design sogar schon 2012 abgeschlossen ist, man aber Partner in Europa Japan und den USA sucht, um das Triebwerk zu bauen.
Dort und auch in keiner anderen Quelle habe ich gefunden, dass man, mit und auch ohne Partner, diese Triebwerk auf jeden Fall bauen und auch einsetzen wird. Alle Quellen drücken für den Bau den Finanzierungsvorbehalt aus.

Das mag nach spitzfindiger Wortklauberei aussehen, aber immerhin sind das Politische aussagen und wir wissen ja nur allzu gut, dass es bei politischen Aussagen auf die exakten Formulierungen ankommt.

Kennedy hat damals nicht gesagt „wir entwickeln ein Rakete, mit der man zum Mond fliegen könnte“. Aber genau in diese Richtung gehen die Aussagen zum Nukleartriebwerk.
In der Politik ist manchmal das Entscheidende, das was man nicht sagt und in den Quellen die ich gefunden habe, wird nicht klar und deutlich gesagt „wir bauen so ein Triebwerk und setzen es für dieses und jenes ein“. In all den Aussagen gibt es viel zu viel Konjunktiv.

Aktuell und in naher Zukunft ist das Projekt finanziert und es wird daran gearbeitet. Alle politischen Stellen haben den Willen ausgedrückt, dieses Projekt zu Ende zu führen. Das ist schon eine ganze Menge - genauso viel wie Constellation für sich verbuchen konnte.
Das würde ja passen, in naher Zukunft will man das Design abschliessen, das ist finanziert. Aber der Bau....
Der Vergleich mit Constellation trifft ganz gut dass, was ich meine und zeigt, was solche Sonntagsreden am Ende des Tages wert sind.
Obama sagt ja auch, dass er die bemannte Raumfahrt unterstützt und stellt sich gleichzeitig doch ein  ;)
Eine gewisses Mass Skepsis ist angebracht, auch beim russischen Nukleartriebwerk.
Man sollte sich davor hüten, solche Aussagen völlig unreflektiert für bare Münze zu nehmen.

Gruß,
KSC

Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Bernard7 am 18. Juli 2011, 15:02:56
Hallo KSC ,


deine Bedenken sind doch in Ordnung und das ist auch dein Recht. Ich möchte aber mit etwas Scharfsinn ( wenn ich so sagen darf) deine Bedenken zu zerstruen.

1

Keiner von uns, weder Matjes, KSC noch Bernard7 können fundierte Aussagen und Berechnungen dazu machen. Dazu ist eine ganze Division von Wissenschafter unterschiedlicher Richtungen für das Projekt auch erforderlich. Nur die Leute die Direkt an der nuklearen Front beteiligt sind, können dazu was sagen.

2

Der Wissenschaftlicher und Technischer Fortschitt kennt doch keine Grenzen, oder bist der Meinung das zum 1 Januar schon alles vorbei ist ?

3

Vergleiche die ersten Flugzeuge mit den heutigen (F-35, Suchoj). Ohne die Simulation konnten solche Systeme nicht gebaut werden .Na ja, und ohne Computer können die sowieso nicht fliegen.

4

Russland hat fast 50 Jahre Erfahrung mit solchen Antieben. Bedenke auch, dammals gab es keine Supercomputer um alls und alles durchzuspiellen. Warum die heutigen R-7 so tadellos fliegen ? Das haben wir alles nur den unzähligen Abstürzen und ständigen Verbesserungen zu Verdanken.

5

Deshalb nach der Computersimulation könne wir mehr erfahren. Korteew hat auch betonnt, das nach einer Simulation des RD-180 gab es keine Beanstandung und mann konnte "schnell " an die USA ausliefern. Deshalb auch  seine zuversicht  mit nuklearen Triebwerk. Bedeke auch, das wir heute die nukleare Prozese und die Geseztgebund der Materie besser verstehen. Wir sind in der Lage mit  gigantischen Daten die Computer zu füttern um alle erdenkliche Situationen durchzuspielen.

Wenn aber bei der Simulation die Computer un die Ohren fliegen, so entsteht eine gänzlich andere Situation.

6

Bin aber auch der Meinung das jede Spekulation über die weitere Verwendung wäre zu früh. Ich kann nur das weiter sagen was die russischen Rumfahrtingeniure und Verantwortliche sagen und veröffentlichen.

7

Einer der Möglichen Aufgaben wäre der Transport von Satelliten in die GEO, so Lapotta. Weiter, dabei kann so ein Raumschlepper eine dreifache Last transportiern bei gleichzeitiger Kostensenkung um 50 Prozennt.

Dazu mein Beispiel. Eine Ariane 5 transportiet zwei grosse Satelliten mit eine Masse von rund 20 Tonnen auf die Bahn des Rumschleppers.Die Russen sagen dazu eine sichere Bahn die so um die 700 Kilometer liegt (warum ?).
Damit hat die Ariane ihren Dient verrichtet. Jetzt kommen die Russen zum Zuge und nach der Kopplung
bringt der Raumschlepper die Fracht auf die GEO Bahn. Die Europäer sparren dabei eine Ariane 5 und jeder macht auf dieser weise einen Gewinn.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Bernard7 am 18. Juli 2011, 15:05:24
8

Neben den ganzen Optimismus gibt  es noch eine traurige Komponente. Das menschliche leben ist zu kurz
um all das zu verstehen und zu erleben. Selbst bemannte Basen auf den Jupiter und Saturn Monden wird es geben. Dazu brauchen wir mächtige Energiesysteme( ev. Bor oder Helium 3 ) und der russicher Projekt ist der erste Schritt in die richtige Richtung um so was zu beherschn. Ob in 10, 30 oder 100 Jahren wird sowas möglich sein wird, spielt für den Gesamtfortschritt keine Rolle.


So, ich hoffe das deine Bedenken sich etwas zerstreut haben ( oder?).

Gruss Bernard7
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: knt am 18. Juli 2011, 16:54:21
So, ich hoffe das deine Bedenken sich etwas zerstreut haben ( oder?).
Also meine nicht - und ich bin hier einer der "russische Raumfahrt Fans"  :)

Aber darum geht es ja auch garnicht. Leute haben zum Glück unterschiedliche Meinungen und irgendwann ist der Punkt erreicht an dem man selbst mit grenzenloser Überzeugung höchster Priorität (see what i did here?  :D) nicht weiter kommt. Ich kenn das selber gut, bin hier selber schon oft genug gegen diese Wand gerannt.

Also trinken wir darauf, das unsere Stirn härter sein möge als die Wand und wir in Erwartung auf den Durchbruch auch mit blutigem Kopf lachen können. Na Sdarówje!
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Bernard7 am 18. Juli 2011, 16:58:58
@ KSC

Laut der Aussage von Korteew handelt es sich um ein Hybrid Triebwerk. Das heisst für schwere Lasten und besonder für bemnnate Raumschiffe kommt Xeron als Stützmasse zu Geltung. Für andere Aufgaben verbunden mit wenniger Schubb aber mit sehr langer Arbeitsdauer kommen die elektrischen Systeme zu Geltug.

Noch ein Satz aus Russland ,so ein Tiebwerk ist ein absolutes Novum in der Raumfahrt das ihresgleichen suchen wird.

Gruss Bernard7
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: knt am 18. Juli 2011, 17:03:48
Laut der Aussage von Korteew handelt es sich um ein Hybrid Triebwerk. Das heisst für schwere Lasten und besonder für bemnnate Raumschiffe kommt Xeron als Stützmasse zu Geltung. Für andere Aufgaben verbunden mit wenniger Schubb aber mit sehr langer Arbeitsdauer kommen die elektrischen Systeme zu Geltug.
War es nicht eher so, das im "thermonuklearen Modus" Wasserstoff als Stützmasse eingesetzt wird? Den Xenon eignet sich doch sehr gut für den "thermoelektrischen Modus". So verstehe ich jedenfalls die Übersetzung.

Das es diese zwei Modis geben soll, ist übrigens ein sehr interessantes und für mich neues Infobit. Diese beiden Modis finde ich sehr spannend. Der eine für hohen Schub und geringe Laufzeit, der einere für niedrieren aber kontinuierlichen Schub. Ich frage mich wie das umgesetzt wird - zumal der Reaktor in mir bekannten Konzeptzeichnungen, ja am Bug des Schleppers ist.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Bernard7 am 18. Juli 2011, 17:56:29
Hallo knt !


Zitat
War es nicht eher so, das im "thermonuklearen Modus" Wasserstoff als Stützmasse


Ich habe schon geposten, das bei diesen Projekt um ein absolutes Novum sich  handelt und hat mit dem RD-0140 nichts zu tun. Das ist Schnee von Gestern. Die Erfahrung aber nicht.

Mit Wasserstoff sind die Antriebe zu anfälig und Temperatur ist so um die 3000 Grad. Bei dem neuen Projekt wird die Temperatur die 1500 nicht überschreiten, deshalb auch die  extem lange Funktionsdauer.

Zitat
Also meine nicht - und ich bin hier einer der "russische Raumfahrt Fans"

Dazu habe ich schon gepostet. Ob wir es wollen oder auch nicht die Entwicklung
wird weiter gehen. Na ja, ab und zu ein guter Wein ist auch nicht schlecht.

Alles Gute
Bernard7

Gruss Bernard7
 
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Gertrud am 18. Juli 2011, 18:38:19
Hallo Bernard7,

das Thema fasziniert mich sehr und dazu möchte mich näher informieren.

Hallo KSC ,..........
6
Bin aber auch der Meinung das jede Spekulation über die weitere Verwendung wäre zu früh. Ich kann nur das weiter sagen was die russischen Rumfahrtingeniure und Verantwortliche sagen und veröffentlichen..........
Da Du oben schreibts,
das die Verantwortlichen  und Ingenieure etwas darüber veröffentlich haben,
könntest Du dazu bitte die Links dazu hier reinsetzen.?

@ KSC
Laut der Aussage von Korteew handelt es sich um ein Hybrid Triebwerk.............
............
Noch ein Satz aus Russland ,so ein Tiebwerk ist ein absolutes Novum in der Raumfahrt das ihresgleichen suchen wird.

Noch eine weitere Bitte von mir,
leider kann ich unter dem, von Dir genannten, Namen Korteew nichts im Netz finden...
hast Du dazu auch weiterführende Infos.?

Auch den Beitrag oder Artikel, in dem das Triebwerk als Novum bezeichnet wird, würde ich sehr gerne lesen.

Vielen Dank im Vorraus für Deine Weiterhilfe zu dem Thema,
Gertrud



Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Bernard7 am 18. Juli 2011, 20:41:08
Hallo Gertrud ,

es freut mich wirklich das du Interesse für das Thema zeigst, aber wie ich dich so kenne willst whrscheinlich eine Reise zu deinen Sternen machen.

Anatolij Korteew ( Kortjejew- slawiche Schreibweise) ist Präsident der russischen kosmischen Akademie.

Dazu  der Link: http://www.roscosmos.ru/main.php?id=182 (http://www.roscosmos.ru/main.php?id=182)

und seine Aussagen zu unseren Thema und du kannst die Seite auch auf englisch lesen.

Schau genau auf meine Links die ich schon gestellt habe, leider aber nur in russich und für eine persönliche Übersetzung ist der Aufwand zu gross ( mit einigen Ausnahmen). Auf einer Seite wird von der Möglichkeit von
der Verwendung von Bor und Helim-3 in nuklearen Antrieben gesprochen.

Gertrud, ich möchte auch nicht spekulieren, ist nicht meine Sache. Aber schon die Aussage von Preminow, das mit so einen energiesystem Flüge zum Mars in 30 Tagen möglich wären, hat schon eine signifikante Aussage. Ich hoffe das du auch der Meinung bist.

Mit Gruss- Bernard7

Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Bernard7 am 18. Juli 2011, 21:44:33
Hallo,

dieses  Jahr ,ev. nächstes Jahr, beginnen in Russland die Arbeiten an atomaren  Kraftwerken für die weitere Erschliessung des Weltraums. Sie sollen eine modulare Bauweise und Leistung bis 500 KW haben.  Dazu der link zur dieser Meldung:


http://topwar.ru/2490-rossiya-razrabatyvaet-yadernyj-dvigatel-dlya-kosmicheskix-korablej.html (http://topwar.ru/2490-rossiya-razrabatyvaet-yadernyj-dvigatel-dlya-kosmicheskix-korablej.html)


Gruss Bernard7
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Gertrud am 18. Juli 2011, 23:02:38
Hallo Bernard7

Deinen Link

Hallo Gertrud ,.........
Anatolij Korteew ( Kortjejew- slawiche Schreibweise) ist Präsident der russischen kosmischen Akademie
http://www.roscosmos.ru/main.php?id=182 (http://www.roscosmos.ru/main.php?id=182)           
.........Mit Gruss- Bernard7

in Deinem Beitrag hat mich jetzt sehr weitergebracht.
Den Link werde ich nochmal in aller Ruhe studieren,
jetzt habe ich erstmal für mich Klarheit geschaffen,
nach welcher Person ich suchen kann.

Unter dem Namen Anatoly.S.Koroteev, Keldysh Center Director, konnte ich sehr viele informative Berichte finden.

Leider war die Findung unter den von Dir angebenen Namen: Anatolij Korteew, nicht möglich.
http://www.google.de/#sclient=psy&hl=de&site=&source=hp&q=Anatolij%20Korteew&rlz=1W1ADRA_de&aq=&aqi=&aql=&oq=&pbx=1&bav=on.2,or.r_gc.r_pw.&fp=baeb664529dcbf75&biw=849&bih=543&pf=p&pdl=3000 (http://www.google.de/#sclient=psy&hl=de&site=&source=hp&q=Anatolij%20Korteew&rlz=1W1ADRA_de&aq=&aqi=&aql=&oq=&pbx=1&bav=on.2,or.r_gc.r_pw.&fp=baeb664529dcbf75&biw=849&bih=543&pf=p&pdl=3000)

zu dem  Thema habe ich jetzt auch ein Buch von Anatoly.S.Koroteev gefunden.
In dem Verlag sind noch andere Bücher von Koroteev erschienen.
Neue Etappe in der Nutzung der Atomenergie im Weltraum
http://www.springerlink.com/content/r80628r2772v2p53/ (http://www.springerlink.com/content/r80628r2772v2p53/)

***
Wenn Du deine Worte mit einem Link in einer anderen Sprache belegst, ist es sehr hilfreich,
damit man sich ein Gesamtbild schaffen kann.
Das Du alles wortgetreu übersetzt, hatte ich jetzt nicht mit meinen Worten gemeint.
Hilfreich ist dazu ein weiterführender Link.

Zu dem Thema...wie schnell zum Mars...
habe ich beide Artikel hier mit reingesetzt....
und kann mir bei beiden Ausführungen nicht den Eindruck verwehren, der sich mir beim Lesen aufdrängt....
... Papier ist geduldig... :(
Es würde mich sehr freuen, wenn ich nach dem "Miterleben" der Mondlandung auch eine bemannte Marslandung erleben könnte. :)
 http://www.3dnews.ru/news/roskosmos-dvigatel-dlya-mezhplanetnih-korabley-mozhno-sozdat-za-6-9-let (http://www.3dnews.ru/news/roskosmos-dvigatel-dlya-mezhplanetnih-korabley-mozhno-sozdat-za-6-9-let)

http://www.space.com/8009-rocket-engine-reach-mars-40-days.html (http://www.space.com/8009-rocket-engine-reach-mars-40-days.html)

***
Der Artikel , den Du in Deinem letzten Link gebracht hast,
ist leider schon von 30. November 2010.
http://topwar.ru/2490-rossiya-razrabatyvaet-yadernyj-dvigatel-dlya-kosmicheskix-korablej.html (http://topwar.ru/2490-rossiya-razrabatyvaet-yadernyj-dvigatel-dlya-kosmicheskix-korablej.html)

Aber es ist alles spannend,
mal schauen...
ob es den Ingenieuren wirklich möglich ist, zu einen Durchbruch zu gelangen.

mit erwartungsvollen Grüßen
Gertrud
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Bernard7 am 18. Juli 2011, 23:53:39
Hallo Gertrud ,

beim meinen letzten Link ging es mir ausschlieslich um die Wertigkeit der Meldung, "das nächstes Jahr die Arbeiten beginnen" ( also dieses Jahr) und dazu habe ich schon längst gepostet  Dazu gibt es auch verschiedene Quellen und Aussagen. Mir geht es nur um die signifikante Aussage und alles andere werden wir sehen.
Da ich sehr oft im  russischen Internet bin entdecke ich immer wieder Neuigkeiten und Interessantes.

Ja , Bücher gibt es sehr vielle, selbst habe ich mehr als 250 Bücher zur russischen Raumfahrt( Memoiren, Erinerungen und Fachpublikationen) und die gewaltige Multimedia-Enzyklopädie "Buran".

Mit Gruss Bernard7
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: liam.int am 19. Juli 2011, 00:52:17
Zitat
Точно так же мы предложили схему, в которой космический реактор не нагревает струю, выбрасываемую из него, а вырабатывает электричество. Горячий газ от реактора крутит турбину, турбина крутит электрогенератор и компрессор, который обеспечивает циркуляцию рабочего тела по замкнутому контуру. Генератор же вырабатывает электричество для плазменного двигателя с удельной тягой в 20 раз выше, чем у химических двигателей.

Der alte Herr spricht vom Reaktor und nicht vom Antrieb. 60 N mit einem XeIon TW Cluster!? Daraus ergibt sich eine ganz schön große Fläche, vor allem bei der bescheidenen Schubdichte.
Isp hin oder her, da wären noch die Kosten für Xenon.

An sich ist es nichts Neues.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: einsteinturm am 19. Juli 2011, 09:34:46
Reaktoren starten, wenn sie oben sind ist das relativ ungefährlich für Mutter Erde, aber sollten sie mal durch Zufall/Unfall im Orbit verglühen, wäre das nicht so schön !
Bin aber dafür sowas zu entwickeln, ich denke zur Zeit ist es der einzige Weg um im Sonnensystem mal etwas weiter zu kommen und zwar schnell (ich will in diesem Leben noch ein paar Entdeckungen mitbekommen !  ;) )

Für weiteres würde ich dann doch mal auf Antimaterie setzen ( so in 100 Jahren vielleicht) schließlich hat man am Cern etliche Antiatome für einige Minuten stabilisiert, vielleicht kann man in 100 Jahren Industrieentwicklung 10 Tonnen sicher für etliche Jahre stabil halten und billig in Sonnennähe produzieren, dann wäre zumindest die Proxima drin. Sorry fürs Abschweifen... :-X
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Bernard7 am 19. Juli 2011, 11:51:43
@ liam.int

Zitat
bescheidenen Schubdichte

Ja, im pasisiven Modus.

Im aktiven Modus = ausreichend Schub der ermöglicht in 30 Tagen den Mars zu erreichen.

Zitat
Der alte Herr spricht vom Reaktor und nicht vom Antrieb.

Ohne Reaktor auch kein Antrieb !


Gruss Bernard7
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Bernard7 am 19. Juli 2011, 19:19:56
Hallo,

hier noch eine Seite ( April 2011)  von Rosatom der mit NIKIET an der Entwicklung des nuklearen Triebwerks zusamenarbeiten.

Es sind auch neue Details. Für mich sind die folgende Punkte von signifikanter Bedeutung:

A- Der Schwerpunk lag in der drastischer Senkung der Arbeitstemperatur ( 1500 Grad). Deshalb die lange Funtionsdauer und die relativ kleine Abmessungen.

B-Eine Flugreise zum Mars, oft schon geschrieben, soll rund 30 Tage betragen.

http://www.atomic-energy.ru/smi/2011/04/12/21062 (http://www.atomic-energy.ru/smi/2011/04/12/21062)


Gruss Bernard7
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Ruhri am 19. Juli 2011, 19:40:48
Für weiteres würde ich dann doch mal auf Antimaterie setzen ( so in 100 Jahren vielleicht) schließlich hat man am Cern etliche Antiatome für einige Minuten stabilisiert, vielleicht kann man in 100 Jahren Industrieentwicklung 10 Tonnen sicher für etliche Jahre stabil halten und billig in Sonnennähe produzieren, dann wäre zumindest die Proxima drin. Sorry fürs Abschweifen... :-X

Nun ja, es wäre auch Nukleartechnik.  ::)

Allerdings solltest du dir folgendes durch den Kopf gehen lassen: Man benötigt nur ein Milligramm Antimaterie, um daraus eine Waffe zu bauen, die eine ganze Großstadt zerstören könnte. Eine Gefahr? Nein, nicht wirklich. Um dieses Milligramm herzustellen, benötigt man bei heutigem Stand der Technik Milliarden Jahre. Wie du schon selber gesagt hast: Die Physiker am CERN haben einige Atome synthetisiert...
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Bernard7 am 20. Juli 2011, 15:20:55
Hallo,

die folgende Meldung passt auch zusammen zu unseren Thema.

Das nukleare russische Center VNIIEF, der sich in der Stadt Sarow befindet, erhielt im Frühjahr eines des stärksten Supercomputer der Welt. In der Rangliste belegt er den 12 Platz mit fast 1 Pflops Rechenleistung. Eines der Konsumenten ist auch die russische Raumfahrt und die nukleare Technik ua. auch für die Simulation von Raketentriebwerken.

Die Entwicklung solches Supercomputer gaht auf den Erlass des russischen Präsidenten zurück.

Dazu zwei Links zu dieser Meldung:

http://www.atomic-energy.ru/news/2011/03/10/19432 (http://www.atomic-energy.ru/news/2011/03/10/19432)

http://www.tass-ural.ru/lentanews/v_rossii_prinyat_v_ekspluatatsiyu_odin_iz_moshchneyshikh_superkompyuterov_v_mire.html (http://www.tass-ural.ru/lentanews/v_rossii_prinyat_v_ekspluatatsiyu_odin_iz_moshchneyshikh_superkompyuterov_v_mire.html)

Gruss Bernard7
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Bernard7 am 22. August 2011, 15:15:41
Hallo,

die Arbeiten an dem russischen Nukleartriebwerk laufen weiter nach Plan. Nach langer Zeit hat sich A.Korotejew auf der MAKS dazu geäussert:

a- Die Projektentwicklung des nuklearen Raumschiffes werde 2012 beendet sein.
b- Die Projektentwicklung der nuklearen Anlage werde noch im diesen Jahr beendet sein.
c- Die physikalisch-mathematische Computersimulierung am Moskauer "Keldysch "-
    Forschungszentrum werde auch 2012 abgeschlossen sein.
d- Eines der schwierigsten Probleme war die Lösung der Kühlung der nuklearen Anlage.
e- Das Model eines Generators mit kontaktlosen Rotor sowie ein Turbokompressor werden noch
    2011 fertig sein.
f- Mit der Finnazierung war letztes Jahr recht schwierig. Von den Mitteln, es waren 70 Millionen, 
    erhielt die RKK Energia 40 Millionen für ihren Anteil an der Arbeit.
g- Im diesen Jahr gibt es mit der Finanzierung keine Probleme mehr. "Z dengami wsjo w porjadke",
    so A.Korotejew weiter (mit dem Geld ist alles in Ordnung).

http://ria.ru/science/20110816/418271586.html (http://ria.ru/science/20110816/418271586.html)

Am 22 Juli hatte Akademiemitglied A.Korotejew seinen 75 Geburtstag. Dazu noch die Roskosmos Meldung:

http://www.federalspace.ru/main.php?id=2&nid=12016&lang=en (http://www.federalspace.ru/main.php?id=2&nid=12016&lang=en)


Gruss Bernard7
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: runner02 am 22. August 2011, 17:34:08
Zitat
d- Eines der schwierigsten Probleme war die Lösung der Kühlung der nuklearen Anlage.

Und die ist geschafft?
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Bernard7 am 22. August 2011, 20:27:25
Hallo,

Zitat
Und die ist geschafft?

ja, es wurde gelöst. Auf einer Konferenz hat Korotejew eine Vorlage dazu präsentiert. Sieht recht kompakter im Vergleich mit älteren Darstellungen.
 
Gruss Bernard7
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: runner02 am 22. August 2011, 21:16:35
Ausgezeichnet. Danke   ;)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Bernard7 am 27. August 2011, 20:07:01
Hallo,

neben A. Korotejew, habe schon geschrieben, hat sich auch W.Lopota zum geplanten nuklearen Raumschiff erst kürzlich dazu geäussert.

a- Das gesamte Marskomplex werde eine Masse von rund 500 Tonnen haben und
b- die Besatzung werde aus 4 Kosmonauten bestehen.

Als erste Etappe auf dem Weg dorthin, werde die Schaffung eines nuklearen Raumschleppers bis 2020 sein. Der Konzern ist verantwortlich für die Entwicklung des Raumschleppers und die Integration der nuklearen Anlage( pers. Anmerkung).

http://www.itar-tass.com/c9/211981.html (http://www.itar-tass.com/c9/211981.html)

Das untere Bild in englischer Sprache zeigt den geplanten Raumschlepper, wobei für die Radiatoren auch eine andere Form denkbar wäre( werde noch posten). Primär geht es mir um die technischen Daten der Entwicklung.

(http://www.raumfahrer.net/forum/yabbfiles/Attachments/up017663.jpg)
Quelle:RKK ENERGIA

Der Raumschlepper werde 6 MW und das bemannte Raumschiff eine Leistung von 25 MW aufweisen.

Gruss Bernard7
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Bernard7 am 28. August 2011, 09:17:45
Hallo,

auf der MAKS am Stand vom Keldysch- Center entstand das untere Bild, das die Entwicklung des russischen nuklearen Raumschleppers zeigt.
 
(http://www.raumfahrer.net/forum/yabbfiles/Attachments/up017667.jpg)
Quelle:http://radikal.ru/F/s11.radikal.ru/i183/1108/8b/fedeb7697cc3.jpg.html (http://radikal.ru/F/s11.radikal.ru/i183/1108/8b/fedeb7697cc3.jpg.html)

Gruss Bernard7
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Ruhri am 28. August 2011, 13:31:52
Als erste Etappe auf dem Weg dorthin, werde die Schaffung eines nuklearen Raumschleppers bis 2020 sein.

Mal ganz ehrlich - wer glaubt daran, dass dieser nuklear angetrieben Raumschlepper wirklich bis 2020 einsatzbereit sein wird? Wenn das überhaupt etwas wird, kommen doch bestimmt noch mindestens zehn Jahre oben drauf - meine persönliche Schätzung.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: GG am 28. August 2011, 13:35:49
Da wir den tatsächlichen Realisierungstermin nicht kennen, müssen wir ja wohl mit den angegebenen Zahlen operieren. Das tun wir bei der NASA auch. Wenn sich dann Verschiebungen ergeben, werden wir sie berücksichtigen.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Bernard7 am 29. August 2011, 11:25:54
Hallo,

letztes Jahr auf dem Koroljow Symposium in Moskau, zeigte W.Lopota die Entwicklungen des nuklearen Antriebes. Dazu habe ich zwei Bilder die folgendes zeigen:

a- ein unbemanntes Mondschlepper
b- ein bemanntes interplanetares Komplex

http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/content/photogallery/gallery_198/pages/IMG_7421.htm (http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/content/photogallery/gallery_198/pages/IMG_7421.htm)

http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/content/photogallery/gallery_198/pages/IMG_7422.htm (http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/content/photogallery/gallery_198/pages/IMG_7422.htm)

Gruss Bernard7
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Bernard7 am 29. August 2011, 12:07:53
Hallo,

das folgende Bild stammt aus einen Präsentation und wurde schon mehrfach publiziert.

Die Bilder zeigen uns zwei unterschiedliche Varianten eines nuklearen Raumschleppers die eine Länge von 74 und 41 Metern aufweisen. Die beiden kleinen Bilder zeigen uns die Systeme im zusammengelegten Modus an der Spitze einer Trägerrakete.

Bei den Varianten handelt sich ausschlieslich um unterschiedliche Kühltechnologien die gegenwärtig untersucht werden. Dazu ist auch sehr gut passend das Bild von der MAKS.

(http://www.raumfahrer.net/forum/yabbfiles/Attachments/up017662.jpg)
Quelle: Keldysch-Zentrum

http://vpk.name/news/37964_proshlyie_kosmicheskie_pobedyi_otechestva__zalog_budushih_dostizhenii.html (http://vpk.name/news/37964_proshlyie_kosmicheskie_pobedyi_otechestva__zalog_budushih_dostizhenii.html)

Gruss Bernard7
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: liam.int am 29. August 2011, 12:12:54
Wenn man das Bild (MAKS Poster) vergrößert, kann man mehr oder weniger ein NEP System erkennen. Nuklearer Reaktor, elektrische Antriebe, Radiatoren ...
Die Leistungsangabe von 6 MW ist irreführend. Dabei steht es nicht mal drin, ob es sich um die thermische oder elektrische Output Leistung handelt.
Da es aber 150 x EP Module sind, würde ich behaupten dass die elektrische Leistung unterhalb von 1500 kW liegt.
Unten rechts im Bild steht sogar P_el ~ up to 1 MW
Der Isp ist mit 7000 Sekunden angegeben.
Dazu noch ein paar Einzelheiten zu Energiesystemen.
Die 24 MW bestehen scheinbar aus 4 Modulen mit je 6 MW therm. Leistung (Die Fotos von ppt Folien gepostet von Bernard)

2018 -  2020 ist zu sportlich. Bis der Schlepper im Orbit ist ...
Naja es bleibt weiterhin spannend. Danke für die Bilder.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Bernard7 am 29. August 2011, 12:56:49
Hallo,

Zitat
Die Leistungsangabe von 6 MW ist irreführend. Dabei steht es nicht mal drin, ob es sich um die thermische oder elektrische

ja die Angaben sind recht spärlich aber der Komplex soll in rund 30 Tagen den Mars ereichen und die Information ist ja offiziell.

Zitat
Der Isp ist mit 7000 Sekunden angegeben.

Das ist nur eine Angabe. Habe schon in Fachpublikationen von mehr als 9500 Sekunden gelesen. In einer Aussage war die Rede von 10500 Sekunden.

Zitat
Die 24 MW bestehen scheinbar aus 4 Modulen

Ja, das ist richtig. Es werden zwei Varianten sein, mit 6 MW und mit 24 MW.

Gruss Bernard7
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: lunatik am 29. August 2011, 22:25:33
Als erste Etappe auf dem Weg dorthin, werde die Schaffung eines nuklearen Raumschleppers bis 2020 sein.

Mal ganz ehrlich - wer glaubt daran, dass dieser nuklear angetrieben Raumschlepper wirklich bis 2020 einsatzbereit sein wird? Wenn das überhaupt etwas wird, kommen doch bestimmt noch mindestens zehn Jahre oben drauf - meine persönliche Schätzung.

Wenn, dann wird mit dem Zusammenbau der "kleineren" Version des Schleppers erst in 2020 begonnen, wenn die OPSEK gestaltet annehmen wird. Weil diese für so eine Mission ausgelegt wäre, wobei wiederum OPSEK mit den großen Modulen erst so gegen 2025 ausgebaut wäre.

Vielleicht geht es vor allem um Parom der zwischen 2018 und 2020 gebaut werden soll, denn da gab es schon mal eine Meldung für ihn für diesen Zeitraum und der wird ja auch oft Schlepper genannt.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Bernard7 am 29. August 2011, 22:48:46
Hallo,

Zitat
Wenn, dann wird mit dem Zusammenbau der "kleineren" Version des Schleppers erst in 2020 begonnen, wenn die OPSEK gestaltet annehmen wird. Weil diese für so eine Mission ausgelegt wäre, wobei wiederum OPSEK mit den großen Modulen erst so gegen 2025 ausgebaut wäre.


bitte nicht alles durcheinnader bringen. Das eine (OPSEK) hat mit dem Anderen(nukleare Antriebe) nichts zu tun!

Zitat
Vielleicht geht es vor allem um Parom der zwischen 2018 und 2020 gebaut werden soll, denn da gab es schon mal eine Meldung für ihn für diesen Zeitraum und der wird ja auch oft Schlepper genannt.


Auch Parom hat absolut nichts mit nuklearen Antrieben zu tun. Fragen bitte in den entsprechenden
Threads stellen. Danke.

Gruss Bernard7
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: lunatik am 29. August 2011, 23:00:22
Wie soll dann der nukleare Raumschlepper zusammengebaut werden?
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: sf4ever am 29. August 2011, 23:05:57
Man wird den Schlepper ähnlich der ISS oder der Mir modular aufbauen, also kleinere Module mit einer Angara oder einer Rus-M hochschießen. Anders geht es aber nicht. (Es wurde übrigens schon vorher in der Folie gezeigt ;) )
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Bernard7 am 30. August 2011, 00:29:02
Hallo,

Zitat
Man wird den Schlepper ähnlich der ISS oder der Mir modular aufbauen, also kleinere Module mit einer Angara oder einer Rus-M hochschießen.

nein das ist nicht möglich. Es handelt sich dabei um ein Kernreaktor, nukleare Anlage und Triebwerke. Das ganze wird auf der Erde zusammengebaut und im ganzen auf die LEO befördert.
Siehe dazu auch die Grafik vom Keldysch-Zentrum. Nach russischen Aussagen ist der Antrieb mehr
als 100 Tonnen schwer und erfordert einen Träger der Jenisej-5 klasse.

Das Marsraumschiff mit Treibstoff ( ohne Antrieb) ist 300 Tonnen schwer und dazu kommt noch ein Landehabitat. Es sind also mehrere Starts für den Marskomplex erforderlich.

Der Raumschlepper mit 6 MW Leistung ist für den unbemannten Transport Erde-Mond -Erde gedacht. Ab 25 MW für bemannte und unbemannte Flüge im Sonnensystem.

Gruss Bernard7

 
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: sf4ever am 30. August 2011, 00:48:55
Hi allesamt!

Bernard:

nein das ist nicht möglich. Es handelt sich dabei um ein Kernreaktor, nukleare Anlage und Triebwerke. Das ganze wird auf der Erde zusammengebaut und im ganzen auf die LEO befördert.
Siehe dazu auch die Grafik vom Keldysch-Zentrum. Nach russischen Aussagen ist der Antrieb mehr
als 100 Tonnen schwer und erfordert einen Träger der Jenisej-5 klasse.

Ich hab nicht gesagt, dass der nukleare Antrieb im All zusammengebaut wird, sondern das ganze Raumschiff. ;)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Bernard7 am 30. August 2011, 01:05:44
@sf4ever

Zitat
Ich hab nicht gesagt, dass der nukleare Antrieb im All zusammengebaut wird, sondern das ganze Raumschiff.


Kein Problem, schon geklärt !!!

Gruss Bernard7
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: liam.int am 30. August 2011, 01:16:27
Ich muss leider zwischen den Zeilen einspringen, da mir beim Lesen Folgendes eingefallen ist: "Antrieb = Triebwerke und Energiesysteme (nicht trennbar)"

Der Antrieb kann man sehr wohl getrennt betrachten und trennen ... und eigentlich bei Charakteresierung größtenteils trennen muss. Beim Transport mag es anders sein, wobei auch hier je nach Anforderungen Logistik und Kosten und und und.
Ein elektrisches Triebwerk bzw. Antrieb interessiert es nicht die Bohne ob der Strom aus Nuklearanlage oder Solaranlage (oder gar Brennstoffzelle) kommt.
PPU zusammen mit EP sollte man eigentlich getrennt betrachten, auch wenn das was eine Energieanlage liefert nicht ganz unwichtig ist. Bei chemischen Antrieben kann man zwar alles als Antrieb bezeichnen (neben der Struktur, Treibstoff und Nutzlast), bei elektrischen Antrieben ist es jedoch nur irreführend. 

Der Schlepper kann durchaus modular aufgebaut sein und könnte dementsprechend modulweise ins All befördert werden. Es ist eine Frage der Anforderungen, Logistik,  Auslegung und der Kosten. Technisch ist es durchaus machbar und evtl. für bestimmte Dimensionen sogar sinnvoll.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: sf4ever am 30. August 2011, 02:04:55
Wäre sinnvoll, Reaktor und Triebwerke einzeln hochzubrinen und diese dann zu verbinden. Je nachdem würde allein der Reaktor mehrere zehn Tonnen wiegen, und man kann ja ein standatisiertes Verbindunssystem für die Schnittstellen zwischen Reaktor und Antrieb entwickeln und bauen.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Bernard7 am 30. August 2011, 09:16:02
Hallo.

Zitat
Der Antrieb kann man sehr wohl getrennt betrachten und trennen

die russischen Raumfahrtingenieure sind da ganz andere Meinung. Das Bild  vom Keldysch- Zenter
sagt doch alles und ich habe bis jetzt auch nichts anderes gelesen. Na ja, in 10 Jahren werden wir definitiv mehr wissen.

Gruss Bernard7
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: runner02 am 15. September 2011, 20:18:32
http://www.welt.de/wissenschaft/article13602414/Plutonium-verschafft-der-Nasa-langlebige-Sonden.html (http://www.welt.de/wissenschaft/article13602414/Plutonium-verschafft-der-Nasa-langlebige-Sonden.html)

Laut diesem Artikel wurde die Wiederaufnahme für die Produktion von Plutonium für Raumsonden endlich genehmigt.
Das dürfte uns wieder ein paar spannende Sonden verschaffen!!
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Besucher am 16. September 2011, 18:47:11
http://www.welt.de/wissenschaft/article13602414/Plutonium-verschafft-der-Nasa-langlebige-Sonden.html (http://www.welt.de/wissenschaft/article13602414/Plutonium-verschafft-der-Nasa-langlebige-Sonden.html)

Laut diesem Artikel wurde die Wiederaufnahme für die Produktion von Plutonium für Raumsonden endlich genehmigt.
Das dürfte uns wieder ein paar spannende Sonden verschaffen!!

Das scheint leider eine Zeitungsente zu sein und das genaue Gegenteil ist der Fall:
http://www.spacepolitics.com/2011/09/11/senate-energy-bill-includes-no-pu-238-funding/ (http://www.spacepolitics.com/2011/09/11/senate-energy-bill-includes-no-pu-238-funding/)
Für mich die schlimmste Nachricht des Jahres (im Bereich Raumfahrt). Unfassbar.  :(
Vielleicht gibt es noch irgendwelche Auswege im Genehmigungsprozess, kenne mich in der US-Innenpolitik nicht aus.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Schillrich am 16. September 2011, 19:02:31
Hmm, die Wahrheit scheint wohl in beiden Berichten zu liegen, wobei der zweite deutlich detaillierter die Quellen einordnet. Es wird nur nicht so hervorgehoben.

Demnach ist im NASA-Budget Geld für Pu vorgesehen. Im Budget des D (Department of Energy) hingegen wird nichts dafür bewilligt. Das DOE soll nicht DOE Kosten für ein Programm trage, das hauptsächlich für NASA ist. Ob das Geld im NASA-Budget alleine reicht, wird bezweifelt.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: DK am 10. Oktober 2011, 16:18:37
Hi,
wie sieht es eigentlich mit der Wartung von Nuklearantrieben aus?
Der russische Raumschlepper wird ja voraussichtlich eine lange Einsatzdauer haben. Da wird es sicherlich auch mal zu einem Störfall im Reaktor kommen. Was dann?

Und nachdem der Antrieb einmal im nuklearthermischen Modus gelaufen ist, ist er aufgrund der lethalen Stahlendosen danach praktisch nicht mehr wartbar. NERVA hatte im abgeschalteten Zustand eine örtliche Dosisleistung von immerhin mehreren Sievert (lethal).

Wie wollen die Russen das lösen?

DK
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: ilbus am 12. Oktober 2011, 10:29:56
De-Orbit mit anschließenden Versenkung in Pazifik.....spekuliere ich jetzt einfach mal so  ;). Je nach dem ob es für den Fall genügend anderweitige Antriebsreserven vorgesehen sein werden.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: DK am 24. Oktober 2011, 12:25:58
Naja, eine etwas qualifizeirtere Antwort hatte ich mir schon gewünscht...

Ich denke, so verlockend Nuklearantriebe von den Leistungszahlen her sein mögen, die zu erwartenden Schwierigkeiten im realen Betrieb lassen sowas dann doch eher als Utopie erscheinen.

Ist ja naiv anzunehmen, dass ein Reaktor im All besser funktioniert als hier auf der Erde.

DK
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: vostei am 24. Oktober 2011, 12:43:28
Naja, eine etwas qualifizeirtere Antwort hatte ich mir schon gewünscht...

Ich denke, so verlockend Nuklearantriebe von den Leistungszahlen her sein mögen, die zu erwartenden Schwierigkeiten im realen Betrieb lassen sowas dann doch eher als Utopie erscheinen.

Ist ja naiv anzunehmen, dass ein Reaktor im All besser funktioniert als hier auf der Erde.

DK

Nun, hätte nicht gedacht, dass ich das als Kernkraftgegner mal schreiben muss, aber - Reaktoren würden eigtl. ziemlich gut funktionieren. Bisherige Unfälle betrafen eigtl. mehr das Drumherum und die Tatsache, dass die für die irdische Energiegewinnung fürchterlich aufgeblasen und komplex sind. Die Reaktoren auf U-Booten oder Trägern sind weitaus kompakter, die für das All noch kompakter und das radioaktive Inventar ist weitaus geringer.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: jakda am 24. Oktober 2011, 13:09:02
ich kann jetzt zwar keine Queelle angeben  - es gibt aber dies Diskussion bei NovKos...

Der "Schlepper" wird zum Ende seiner "Schlepptätigkeit" auf eine direkte Sonnenebahn oder auf eine Jupiterbahn geschickt - nur der reine "Schlepper", evtl. noch mit Messcontainer...
Welche Zeit er dafür braucht ist relativ egal.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: DK am 24. Oktober 2011, 14:10:58
Hi,
bisherige Reaktoren in U-Booten oder Satelliten haben auch nicht die Leistung, die beim Raumschlepper geplant ist. Und dennoch hat es ja schon etliche Störfälle auch auf U-Booten gegeben. Da im Falle von U-Booten das immer militärische Fahrzeuge waren, hat die Öffentlichkeit auch nur von den wirklich katastrophalen Unfällen gehört und dann auch oft nur jahrzehnte später.

Es macht einen Unterschied in der Diskussion, ob wir über die Zuverlässigkeit von Reaktoren in der öffentlichen Wahrnehmung oder über die tatsächliche Zuverlässigkeit reden. Letztere ist jedenfalls ausschlaggebend für den Erfolg/Miserfolg eines solchen Raumschleppers.
Und wenn ich mal die Störfalllisten von Reaktoren bei denen die Öffentlichkeit informiert wird anschaue, habe ich starke Zweifel, dass so ein Raumschlepper je seine geplante Lebensdauer erreicht.

Es ist zweifelsohne keine Frage, ob Isotopenbarerien oder Kleinreaktoren geringer Leistung (und Effizienz) zuverlässig sind. Wir reden aber doch hier über einen Hochleistungsreaktor neuer Bauart....

DK
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: runner02 am 25. Oktober 2011, 11:49:34
Zitat
Der "Schlepper" wird zum Ende seiner "Schlepptätigkeit" auf eine direkte Sonnenebahn oder auf eine Jupiterbahn geschickt - nur der reine "Schlepper", evtl. noch mit Messcontainer...

Oder man betankt ihn und schickt ihn direkt zu Alpha Centauri B...

Bzw. Hätte er vlt sogar die Kapazität, in eine Neptunbahn einzuschwenken
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 26. November 2011, 23:03:31
Ich habe das schon mal geschrieben, einfach auf den Mond drauf, ich glaube nicht dass das bisschen nuklearer Abfall da irgend einen Schaden hinterlässt. Mit einen Spacelift wäre das ein prima Endlager für den Atommüll.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: runner02 am 05. Dezember 2011, 18:57:59
Hallo Leute, habe folgendes Problem:

(Berechnung des ISPs eines Kernfissionsanntriebes mit Wasserstoff)

habe mir gerade nochmal die Teilchengeschwindigkeiten von Wasserstoff bei Temperaturen von 300K bis 2000K ausgerechnet, bzw. meine Formel dafür in ein Programm namens Mathematica eingesetzt und mir einen Grafen zeichen lassen.

Mein Ansatz: Thermische Energie = Kinetische Energie  -->  m*T*c (konstante Stoffspezif. Wärmekapazität,  H2: 14300) = m*v^2 /2

V= Wurzel (2c*T)

Das sah recht toll aus, bis mir plötzlich die Idee kam: Wasserstoff ist ja kein ideales Gas und nichtmal einatomig. Wir haben 6 Freiheitsgrade, daher sind die Teilchen wohl deutlich langsamer als ich dachte.... (Ich gehe ja hier von 100% Translation aus, was leider nicht realistisch ist)

Jetzt wollte ich mal googlen, um Referenzwerte einzuholen und zu vergleichen, um wieviel ich da daneben liege - aber... Nada... Google findet nur Schallgeschwindigkeit  :'(

Hätte da jemand vlt einen Ansatz für mich??
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Kryo am 06. Dezember 2011, 17:26:11
ich habe momentan die Vorlesung Gaskinetik bei mir an der Uni. Dort haben wir ein ähnliches Problem behandelt, es ging allerdings um Wärmeleitung. Fragestellung war allerdings ähnlich: Wo geht die Energie hin?

Ansatz war im Folgenden, einfach anzunehmen die Energie verteile sich einigermaßen gleichmäßig auf die verschiedenen Freiheitsgrade. Für Wärmeleitung kam dann einigermaßen was richtiges raus, aber eben nur einigermaßen. Gaskinetik scheint nur schwer mit einfachen Formeln zu berechnen zu sein.

Wasserstoff als 2 atomiges Gas hat ja 5 Freiheitsgrade: 3 translatorische, 2 rotatorische.

Mein Idee wär also zu sagen nur 3/5 der Energie geht zunächst in die translatorische Bewegung über. Das wäre meiner Meinung nach aber immer noch sehr wage und ungenau.


Wenn ich nun aber einfach mal die Formeln aus dem letzten Semester für Raumfahrtsysteme rauskrame und unter Thermische Raketen nachschaue:

die einfachste Formel für die Austrittsgeschwindigkeit ist mit w0=0 in der Brennkammer und der drtigen Enthalpie h0=cp*T0

w=sqrt(2*(h0-h)), Geschwindigkeit also in der Abhängigkeit von der Enthalpie h.

Führt man das also ein bsishcen weiter kommen lustige Terme raus...die man ohne formeleditor nur schwer abtippen kann, aber ich probiers :D

w_e am Düsenaustritt:

w_e=sqrt(2*cp*T0) * sqrt(1-(p_e/p0)^((k-1)/k)))

Die Austrittsgeschwindigkeit berechnet sich also aus den Zustandsgrößen: T0 p0 in der Brennkammer und dem Druck p_e am Düsenaustritt. k soll hier kappa sein, also für ein 2 atomiges Gas  k=1,4 =>womit der Bezug zum Aufbau des Moleküls hergestellt ist.

Vielleicht helfen dir die Formeln weiter? (vielleicht sind die aber auch ein alter Schuh für dich^^ und du willst auf etwas anderes hinaus)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: runner02 am 06. Dezember 2011, 17:50:09
Danke mal für deine Antwort  ;)

Naja, bei wikipedia habe ich gelesen, dass H2 eigentlich 6 Freiheitsgrade besitzt, bei niederen Temperaturen wegen der quantisierung der Energie aber nur 5 wirken.

Bei einem thermischen Raketenantrieb  soll der Isp und damit ja auch die Temperatur maximal werden... Da wird der 6te Frieheitsgrad wohl auch mitspielen und der war (glaub ich leider) Rotation.


Konkret würd ich gern wissen, wie schnell sich ein Wasserstoffmolekül bei 500K 1000K 2000K etc. bewegt.
Die Effekte der Düse etc. würde ich da gerne mal vernachlässigen.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: liam.int am 06. Dezember 2011, 23:05:14
Bevor man etwas berechnen möchte, müssen erst die richtigen Annahmen getroffen werden.
Soll der Treibstoff nur aufgeheizt werden ? 
Oder findet zum Teil eine Dissoziation statt, oder gar Ionisation?
Daraus ergeben sich auch die entsprechenden Freiheitsgrade.
Zusatzlich muss man zwischen dem thermodynamischen Gleichgewicht und Ungleichgewicht unterscheiden, beim letzten auch zwischen eingefrorener Reaktion und eingefrorenem Gaszustand.

Nuklearer Antrieb ist ein rein thermischer Antrieb. Es besteht auch kein Grund ihn auch anders zu bezeichnen. Die dargestellten Konzepte in diesem Fred zeigen hauptsächlich einen Reaktor und keinen Antrieb. Es werden elektrische Antriebe verwendet, laut Folien SPT Zeugs.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: runner02 am 07. Dezember 2011, 18:19:27
Aus Gründen der einfacheren berechnung hàtte ich nur aufheizen gesagt. Bei welcher Temperatur würde Wasserstoff denn atomar vorliegen? das liese sich sicher über die Ionisierungsenergie ausrechnen... Evt finde ichD aten von  Nerva. .Die könnten relativ realistische Werte über den Isp von heißem Wasserstoff geben denke ich mal
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Kryo am 07. Dezember 2011, 19:54:36
mal ne zwischenfrage: wird bei nem nuklearen triebwerk überhaupt Wasserstoff als Treibstoffmittel genommen? man hat ja hier keine Brennkammer...

Dissoziation tritt glaub ab 2000K und mehr auf... bin mir nicht sicher, vermutlich ist es noch ein bisschen mehr.

Für die Bewegungsgeschwindigkeit eines Moleküls hab ich die folgende FOrmel anzubieten (auch aus meiner Gaskinetik Formelsammlung ;)):

Ekin = mT / 2 * c0^2  =  3/2 * k * T

Hierbei ist co die Teilchengeschwindigkeit (thermische Geschwindigkeit), k ist die Boltzmann-Konstante, mT ist die Teilchenmasse (Molmasse / Avogadrozahl). Es gilt der Gleichverteilungssatz, je 1/6 der Teilchen bewegt sich in eine der 6 möglichen Raumrichtungen.  weiterhin steht da pro translatorischem Freiheitsgrad gilt Ekin = 1/2 *  k* T

Aber dennoch versteh ich nicht, wieso du das brauchst, um den ISP zu bestimmen^^, dafür ist nämlich die Strömungsgeschwindigkeit entscheidend.

EDIT: hab noch was gefnden: Sauerstoff dissoziiert bei 2000-2500 K, Stickstoff bei über 4000K, Ionisation derselbigen bei >9000K. Dürfte also nich unbedingt eine Rolle spielen bei einem Triebwerk ;)

Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: runner02 am 07. Dezember 2011, 20:56:37
Ja danke Kryo...


Ja, diese Formel kenne ich, nur gilt die für ein ideales (atomares) Gas...
Wasserstoff kommt hier aber nur als Dimer vor.


Zitat
Es gilt der Gleichverteilungssatz, je 1/6 der Teilchen bewegt sich in eine der 6 möglichen Raumrichtungen.
Klar. Darum hat man ja auch eine Raketendüse, da lönnen die Gase nur in eine Richtung und erzeugen somit Antrieb.


Zitat
weiterhin steht da pro translatorischem Freiheitsgrad gilt Ekin  = 1/2 *  k* T

Ekin wird dabei ja in Joule rauskommen... -> m/s ?
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: liam.int am 10. Dezember 2011, 20:47:33
Ich habe leider zu zu wenig Zeit und habe deswegen zum Teil alles leicht überflogen.

Wenn du Isp berechnen möchstest, kannst du folgende Gleichung verwenden:

c_e = ((2*kappa/(kappa-1)*(RT_0/M))^0,5

für Isp = c_e/9,81 m/s²

Annahme dafür war glaube ich (p_e/p_0)^((kappa-1)/kappa) << 1

T_0 Gastemperatur, R- allg. Gaskonst., M effektive molare Masse (aufpassen! zwecks Ionisation Dissoziation > M_eff), kappa ist kappa ich glaube hier gilt auch effekttiv Wert.

Wenn es sich um ein NERVA like TW handelt, so muss man auf die thermischen Lasten der Heizelemte aufpassen. Da kommt die Begrenzung daher und so die Temperatur für dein Treibgas.
Im Falle eines Gascore Reaktors, ist es etwas anders, da erreicht man deutlich höhere Temperaturen.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Pirx am 10. Dezember 2011, 22:39:17
mal ne zwischenfrage: wird bei nem nuklearen triebwerk überhaupt Wasserstoff als Treibstoffmittel genommen? man hat ja hier keine Brennkammer...
Der Wasserstoff ist halt die Stützmasse, welche die Energie aus dem Reaktor bekommt, und dann vom nuklearen Triebwerk ausgestoßen wird. Irgend etwas muss ja beschleunigt werden und rauskommen ... .

Gruß    Pirx
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Schillrich am 10. Dezember 2011, 22:46:16
Die Frage ist wohl eher so gemeint, ob man nicht einen anderen Stoff als Wasserstoff nehmen kann.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: liam.int am 10. Dezember 2011, 23:51:44
mal ne zwischenfrage: wird bei nem nuklearen triebwerk überhaupt Wasserstoff als Treibstoffmittel genommen? man hat ja hier keine Brennkammer...
Falls ich die Frage richtig verstanden habe ...
Im Prinzip könnte man fast jedes Gas nehmen. Vom Sauerstoff würde ich abraten, es sei denn man injiziert direkt in den Strahl, damit die Heizelemente, Düsenwand und der Gleichen nix davon abbekommen. Da es sich um ein thermischen Triebwerk handelt, sind leichte atomare Gase bevorzugt. Dadurch mehr Isp. Mit Wasserstoff ist die Fahnenstange erreicht. Ab da geht es nur über T_0.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: runner02 am 11. Dezember 2011, 14:12:31
Gibt es eigentlich eine offizielle Tabelle von NERVA , bei welcher Temperatur welcher ISP vorlag??
Das wäre höchst interessant, da man somit das Problem des idealen Gases, der Freiheitsgrade, Dissoziation, etc. umgehen könnte und gültige Werte hätte...


Wäre echt großartig, aber ich fürchte, dass die Werte top secret sind  :-\
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: liam.int am 11. Dezember 2011, 16:18:16
Unter Wiki Refs steht Paper Nummer, von da aus findest du die gewünschten Daten.
Ich kenne die Daten nicht, aber ich denke die Heizelemte dürften 3000 K nicht überschreiten.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: runner02 am 28. Januar 2012, 10:41:29
Wieder einmal zu nuklearer Energieversorgung:

http://web.mit.edu/newsoffice/2011/sun-free-photovoltaics-0728.html (http://web.mit.edu/newsoffice/2011/sun-free-photovoltaics-0728.html)

Angenommen ich habe eine Masse Plutonium, die 100MW abgibt. Rundherum eine Schicht aus Thermo-Elektrischen Wandlern (Infrarot Photovoltaik) wie den obrigen. Die haben (bald) 10% Wirkungsgrad. Dann gewinnt man 10 MW Strom und 90 MW Wärme bleiben. (Die müsste man über große Radiatoren abführen).
Wenn ich diese Wärme nicht abführe, sondern statdessen eine zweite Schicht Thermovoltaik aufbringe, dann könnte ich doch wieder elektrische 9 MW gewinnen, usw.

Mit etwas Aufwand habe ich dann mal 90% Wirkungsgrad und nur 10%  (10 MW) der Wärme zum Abführen (sehr kleine Radiatoren)



Ist mein Gedankengang da richtig?
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Atlan am 28. Januar 2012, 13:00:20
Ließe sich die Wärmeenergie nicht auch noch zu einem nicht uneheblichen Teil noch mit Stirlingmotoren o.Ä. nutzen? Und eventuell kann man die Strahlung sowieso mit dieser experimentellen Gold/Kohlenstofffolie direkt in Strom umwandeln. Wäre doch insgesamt bestimmt deutlich mehr (30-40%vll). Dann ist auch viel weniger zum abführen da.

Ich sehe ehrlich gesagt keinen Sinn darin nur Thermovoltaik zu verwenden.

EDIT: Hier  hab ich übrigens noch eine alternative gefunden. Keine Ahnung ob es schon Pläne zur Anwendung gibt.
http://www.mpoweruk.com/amtec.htm (http://www.mpoweruk.com/amtec.htm)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: runner02 am 28. Januar 2012, 16:42:57
Zitat
Gold/Kohlenstofffolie direkt in Strom umwandeln.

Ja, aber das ist noch eher Zukunftsmusik... Das wird frühestens in 15 Jahren halbwegs Marktreif sein. Damit hätte man dann auch fast 100 %...
Aber wo ist der Markt dafür, dass man Radioaktive Strahlung umwandelt - 99,9% der Bürger haben keine radioaktiven Substanzen.
Bei Infrarot-Solarzellen hingegen wäre ein großer Markt da!! Alleine zur Energierückgewinnung von Autos...


Zitat
Ließe sich die Wärmeenergie nicht auch noch zu einem nicht uneheblichen Teil noch mit Stirlingmotoren o.Ä. nutzen?

Ja. Aber im Weltraum hat man keine Luft zum Kühlen, man braucht schwere Radiatoren.  Und mit Thermovoltaik bräuchte man dann gar nichts...
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: ilbus am 28. Januar 2012, 17:21:58
@Runner: vlt. zu kurz und algemein, aber:

in der Luft- und Raumfahrt kommt es sehr stark auf das Leistung-zu-Gewichtverhältniss. Um bei dem Beispiel zu bleiben - man hat bei sollchen, auf den ersten Blik verschwenderischen Systemen mit 10% Wikrungsgrad einen unproportional geringeres Gewicht als bei 20% etc. Die Rechnung ist recht komplex, daher belasse ich es erstmal dabei.

grüße
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: runner02 am 28. Januar 2012, 17:51:57

in der Luft- und Raumfahrt kommt es sehr stark auf das Leistung-zu-Gewichtverhältniss. Um bei dem Beispiel zu bleiben - man hat bei sollchen, auf den ersten Blik verschwenderischen Systemen mit 10% Wikrungsgrad einen unproportional geringeres Gewicht als bei 20% etc. Die Rechnung ist recht komplex, daher belasse ich es erstmal dabei.


Ja, du hast schon Recht, dass mit Stirling der Wirkungsgrad 20-30 (habe ich so in Erinnerung) deutlich höher ist.

Aber wie gesagt, für einen Stirlinggenerator brauchst du schon mal grundsätzlich eine Temperaturdifferenz - also Radiatoren. 70% der Wärme musst du dann wieder ungenützt rauslassen - über Radiatoren... Also ziemlich viel Masse an Radiatoren.

Natürlich bekommst du bei Thermovoltaik auch viel Gewicht zusammen, wenn du viele Lagen nimmts.
Allerdings musst du dann auch bedenken, dass du dann

1) Einen Kompakten Reaktor hast, Radiatoren müsstest du mühevoll entfalten und Radiatoren sind auch immer Potenitelle Kandidaten für Einschläge von Mikrometeroiden. Ein kompakter Reaktor wäre durch die Multi-Layer-Insulation der Aussenhaut gut geschützt.

2) Ich denke trotzdem, dass das Gewicht von Radiatoren da deutlich höher wäre, also wärest du trotzdem leichter. Es wurde hier ja schon des öfteren diskutiert, dass das Volumen mit der dritten Potenz wächst, Die Oberfläche nur mit der zweiten. Da kommt dann schon ordentlich was zusammen....

Naja, aber meine Idee der Energieerhaltung ist schon richtig oder?
Wenn ich 90% der Wärme in Strom verwandeln kann, dann brauche ich nur mehr 10 % als Wärme abführen. Oder??
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: ZiLi am 28. Januar 2012, 18:03:32
Naja, aber meine Idee der Energieerhaltung ist schon richtig oder?
Wenn ich 90% der Wärme in Strom verwandeln kann, dann brauche ich nur mehr 10 % als Wärme abführen. Oder??
Im Prinzip ja, aber man muss die Sache zuende denken. Mit Ausnahme der Energie die dazu verwendet wird, den Bewegungszustand zu verändern, wird letztendlich doch fast alles zu Wärme. Deshalb bleibts dabei: Der Energieerhaltungssatz gilt, und man muss die Wärme die man erzeugt, auch wieder loswerden..

-ZiLi-
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: runner02 am 29. Januar 2012, 10:15:39
Zitat
Im Prinzip ja, aber man muss die Sache zuende denken. Mit Ausnahme der Energie die dazu verwendet wird, den Bewegungszustand zu verändern, wird letztendlich doch fast alles zu Wärme. Deshalb bleibts dabei: Der Energieerhaltungssatz gilt, und man muss die Wärme die man erzeugt, auch wieder loswerden..

Ja ist klar.

Aber bei einem Ionentriebwerk z.B. wird die Energie auf die Teilchen übertragen und die werden hinten rausgeschossen.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: ZiLi am 29. Januar 2012, 16:55:00
...und da beisst sich die Katze in den Schwanz. Deshalb sollte man die Sache von hnten aufrollen und als erstes den Wirkungsgrad des Emitters weitestmöglich anheben, bevor man sich zusätzliche Probleme aufhalst, die mit einer Umgehung dieser einhergehen.

-ZiLi-
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: runner02 am 29. Januar 2012, 18:09:40
Deshalb sollte man die Sache von hnten aufrollen und als erstes den Wirkungsgrad des Emitters weitestmöglich anheben, bevor man sich zusätzliche Probleme aufhalst, die mit einer Umgehung dieser einhergehen.

d.H. der Wirkungsgrad des Ionentriebwerks?
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: ZiLi am 29. Januar 2012, 19:12:16
Zitat
d.H. der Wirkungsgrad des Ionentriebwerks?
exakt - momentan ist man wohl schon in der Größenordnung von 50-70% angekommen - bring das mal auf >90%, und meines Erachtens wirds erst DANN richtig interessant, sich mehr dem Wirkungsgrad der Stromerzeugung zu widmen. Klar, Verbesserungen in allen Bereichen sind immer richtig, aber am effektivsten ist es natürlich, am 'Business end' damit anzufangen.

-ZiLi-
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: runner02 am 29. Januar 2012, 20:11:55
Daran forscht doch Ad-Astra gerade mit VASIMR??

Theoretisch können die einen VASIMR so stark bauen, dass er von der Erde abheben könnte... (?)  Hätten wir eine Energiequelle, die (etwas  ;D ) mehr als 1kW liefern kann...
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Matjes am 29. Januar 2012, 20:43:55

Hallo Alle zusammen

Die Probleme liegen heute in der Überführung der thermischen Energie in elektrische Energie. Genauer: in der Abfuhr der Entropie. Das ist nun mal so bei thermischen Kreisprozessen. Man muß nicht nur Heizen, sondern auch Kühlen.

Wenn Stirling Motoren im Weltraum verwendet werden, müssen Lecks zwischen Kolben und Zylinder vermieden werden. Oder man nimmt zusätzlich Treibmittel mit. Wie es heute bei der ISS mit dem Ammoniak im Kühlkreislauf gemacht wird. Ohne Medium funktioniert ein Stirling-Motor leider nicht.

Und ehrlich gesagt bin ich von Vasimr in der letzten Zeit etwas enttäuscht. Es wurde von Europa aus versucht Vasimr auf der ISS einzusetzen. Hat aber nicht geklappt.

Gruß Matjes

   
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Atlan am 30. Januar 2012, 00:24:23
Warum fixiert sich jeder eigentlich so auf VASIMR? Es gibt doch bereits richtig gute getestete Ionentriebwerke HiPEP z.B. hat doch schon sehr gute Leistungsdaten. Warum nicht diesen nehmen.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: ZiLi am 30. Januar 2012, 09:27:16
Warum fixiert sich jeder eigentlich so auf VASIMR? Es gibt doch bereits richtig gute getestete Ionentriebwerke HiPEP z.B. hat doch schon sehr gute Leistungsdaten. Warum nicht diesen nehmen.

Weil VASIMR zumindest zur Zeit der einzige Ansatz ist, der auch hohen Schub bringt, und nicht nur hohe Effektivität. In der Hinsicht wirds wohl nie (bzw. auf absehbare Zeit nicht) auf ein einziges System herauslaufen, da es eben sowohl Bedarf für zwar schubschwache aber effektive Systeme gibt (der mit den heutigen Entwicklungen schon recht gut gedeckt wird), als auch Bedarf für schubstarke, welche vielleicht irgendwann chemische Systeme abzulösen in der Lage sind. Und deshalb muss da die Entwicklung weitergehen. Sicherlich könnte irgendwann mal ein skalierbares universelles Triebwerk dabei rausspringen - aber das muss halt noch entwickelt werden...

-ZiLi-
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: runner02 am 30. Januar 2012, 15:28:33
Ok. Aber kann man jetzt mit Infrarot-Photovoltaik einen gewaltigen Wirkungsgrad haben, wenn man viele hintereinanderschaltet??

Wie gesagt, eine hat nur 9-10% Wirkungsgrad. Der Rest bleibt Wärme, nehme ich mal an?
Und die Restwärme wärmt das nächste Thermmoelement auf, das Erzeugt wieder Strom, und 90% bleiben wieder Wärme, die wiederrum zum nächsten Element kommen.

Bis kaum mehr Wärme über ist und man 80-90% der thermischen Energie in elektrische umgewandelt hat?? ???
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Gast-N am 24. Oktober 2012, 21:23:27
Für die Vasimr Triebwerke ist  die Zeit noch nicht reif. NASA entwickelt zur Zeit mehrere Festkerntriebwerke für die Asteroiden- als auch für Marsflüge. Die Bodentests beginnen 2020 und die erste technologische Flugerprobung schon 2023.
Es werden auch wiederverwendbare Festkerntriebwerke zum Einsatz kommen.

(http://www.raumfahrer.net/forum/yabbfiles/Attachments/up027097.JPG)

(http://www.raumfahrer.net/forum/yabbfiles/Attachments/up027098.JPG)

Der kleine ist für die Bodenerprobung gedacht und die grossen ab 50 klb für bemannte Flüge. 

(http://www.raumfahrer.net/forum/yabbfiles/Attachments/up027099.jpg)
 
Die russische Seite hat ein anderes Konzept in Arbeit, er ist zwar schwieriger aber effektiver als der NASA. Auf dem Bild der 1 MW Antrieb. Für bemannte Flüge kommt ein 25MW Antrieb mit bimodularen Reaktor der auch sehr hohe Schübe erzeugen kann zum Einsatz.

http://www.rg.ru/2012/10/03/raketa.html (http://www.rg.ru/2012/10/03/raketa.html)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Gast-N am 26. Oktober 2012, 16:34:54
Zum Abschluss noch zwei aktuellste Links der  NASA Forschung bezüglich der nuklearen Triebwerke im Zusammenhang mit den bevorstehenden Asteroiden-und Marsflügen:

Nuclear Thermal Propulsion for Advanced Space Exploration
Houts, M. G.; Borowski, S. K.; George, J. A.; Kim, T.; Emrich, W. J.; Hickman, R. R.; Broadway, J. W.; Gerrish, H. P.; Adams, R. B.  May-2012

 http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20120014974_2012014786.pdf (http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20120014974_2012014786.pdf)


sowie:
 
25000-lbf Thrust Engine Options Based on the Small Nuclear Rocket Engine Design

http://www.neofuel.com/Schnitzler-Borowski-2009_NTR_25klbs_3.5TtW_AIAA-2009-5239-234.pdf (http://www.neofuel.com/Schnitzler-Borowski-2009_NTR_25klbs_3.5TtW_AIAA-2009-5239-234.pdf)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: LOXRP1 am 26. Oktober 2012, 16:55:12
WoW! Danke für die Links!
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: NCC1701 am 27. Oktober 2012, 00:49:52
Hallo Gast-N,
ich kenne Träume zu Tausenden seit den 1960er Jahren...

Träumen ist schön, hat aber nichts mit der Realität zu tun.

Sorry
NCC1701
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: ilbus am 27. Oktober 2012, 10:03:33
Was bist du? Nichts Checkender Choleriker aus dem Jahre 1701?

 Du bist nicht einfach provozierend, wie manch hier meinen kann, meiner Meninung nach bist du beleidigend. Wieso dein Müll toleriert wird, bleibt mir ein Rätzel.

Das was du so abwertend als "Treume" verkennst sind Studien, wissenschaftliche, betriebswirtschaftliche, logistische. Dahinter stehen tausende Menschen.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Schillrich am 27. Oktober 2012, 10:49:42
Man darf zu Ideen und Konzepten ja geteilter Meinung sein. Allein weil man kritisch ist, ist das ja nicht abwertend/beleidigend zu verstehen. Aber, die Tonart macht's ...

Konzepte entstehen ständig, rund um die Welt. Das ist kreativ. Meist verschwinden sie dann aber wieder. Aber, solche Studien helfen die Ideen quantitativ zu bewerten und so über sie zu entscheiden, anstatt einfach zu pauschalisieren. Allein deswegen ist diese Arbeit wertvoll, auch wenn meist am Ende "nichts" raus kommt.

Es ist auch mal schön solche Gedanken aus Russland zu sehen. Nicht nur die "think tanks" der NASA beschäftigen sich mit der Zukunft.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: jakda am 27. Oktober 2012, 11:02:34
Ja - das Material reicht für die nächsten Wochen zum durcharbeiten.
Selbst wenn viele Studien nicht verwirklicht werden, sind sie nicht umsonst,
weil sie der "Weg" der Entwicklung sind.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Gast-N am 27. Oktober 2012, 12:07:47
Hallo Gast-N,
ich kenne Träume zu Tausenden seit den 1960er Jahren...

Träumen ist schön, hat aber nichts mit der Realität zu tun.

Sorry
NCC1701

Da ich mich noch nicht ausgelogt habe folgendes :

Es ist schon eine bodenlose Unverschämtheit mir Vorschriften zu machen damit ich serious schreibe ( deine Wortwahl in russischer nukleartechnik). Ich habe nur den aktuellsten Stand der Forschung der beiden Nationen hier näher gebracht. Nicht mehr und nicht weniger.

Fakt ist, das ohne diese Antriebe bemannte Flüge zum Mars kaum machbar sind und die NASA hätte auch die SLS nicht entwickelt. Warum heute ist das machbar, kannst du in den NASA Dokumenten ersehen. Wie schon gepostet um 2020 beginnen die ersten Brenversuche an einen kleinen Festkerntriebwrk.
Nach 2022 bis 24 beginnen die ersten technologischen Erprobungen im Weltraum. Der NASA Fahrplan zu Asteroiden ist doch beschlossene Sache und mit den neuen Technologien ist der Aufwand mit Antrieben mit einen ISP um 900s nicht so gross.
Sämtliche Berechnungen, Varianten, Kostenberechnungen und umfangreiche Daten zu den Materialien wurden publiziert und liegen mir vor. Es wird also sehr spannend.

Stan Borowski, the technical lead for Nuclear Thermal Rocket propulsion at NASA’s Glenn Research Center, hat die meiste Arbeit geleistet. Neben seiner ernsthaftigkeit zur sener Arbeit, hat auch eine gehörige Portion an Humor, wir nur schmunzeln über deine Worte.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Gast-N am 27. Oktober 2012, 13:32:16
Zu meinen NASA Links über nukleare Antriebe noch ein Bild dazu. Es zeigt die Orion Kapsel verbunden mit Kopernikus-Habitat und Treibstoftanks. Am Ende sind drei nukleare Triebwerke angebracht. Durch die hohe Schubkraft der Triebwerke wird die Einschaltzeit bis max. 30-45 minuten betragen. In alten Konzepten wurde von einer Brenzeit bis 10 Stunden für einen Flug zum Mars gesprochen.

(http://www.raumfahrer.net/forum/yabbfiles/Attachments/up027091.jpg)
Quelle: NASA
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: runner02 am 27. Oktober 2012, 13:47:25
Zitat
Fakt ist, das ohne diese Antriebe bemannte Flüge zum Mars kaum machbar sind

Du meinst, eine mit Rückehr.

Ohne gehts vielleicht schon eher, siehe Mars One.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Gast-N am 27. Oktober 2012, 14:55:11
NASA Publikation, März,2012, zu den anstehenden Arbeiten.

(https://docs.google.com/viewer?pid=bl&srcid=ADGEESgQpW0cjW58lBn3jfUb8dyUs3NFRtSZwO_o2Bx15bBDGE1zIt_8u3HgHuzCnoNu_1kTpPKcI_qFhp39oAQ2N6GXKa8uAW9rhbl5noTmKqeYZ4s9eYPIiIQ_POutxGcVV43Hffik&q=cache%3A3baCQiqIrb0J%3Antrs.nasa.gov%2Farchive%2Fnasa%2Fcasi.ntrs.nasa.gov%2F20120014217_2012014256.pdf%20nasa%20nuclear%20engine%20for%20sls&docid=b4030f83d95f82ac5c0fa4279919d1ce&a=bi&pagenumber=13&w=800)
(https://docs.google.com/viewer?pid=bl&srcid=ADGEESgQpW0cjW58lBn3jfUb8dyUs3NFRtSZwO_o2Bx15bBDGE1zIt_8u3HgHuzCnoNu_1kTpPKcI_qFhp39oAQ2N6GXKa8uAW9rhbl5noTmKqeYZ4s9eYPIiIQ_POutxGcVV43Hffik&q=cache%3A3baCQiqIrb0J%3Antrs.nasa.gov%2Farchive%2Fnasa%2Fcasi.ntrs.nasa.gov%2F20120014217_2012014256.pdf%20nasa%20nuclear%20engine%20for%20sls&docid=b4030f83d95f82ac5c0fa4279919d1ce&a=bi&pagenumber=4&w=800)
(https://docs.google.com/viewer?pid=bl&srcid=ADGEESgQpW0cjW58lBn3jfUb8dyUs3NFRtSZwO_o2Bx15bBDGE1zIt_8u3HgHuzCnoNu_1kTpPKcI_qFhp39oAQ2N6GXKa8uAW9rhbl5noTmKqeYZ4s9eYPIiIQ_POutxGcVV43Hffik&q=cache%3A3baCQiqIrb0J%3Antrs.nasa.gov%2Farchive%2Fnasa%2Fcasi.ntrs.nasa.gov%2F20120014217_2012014256.pdf%20nasa%20nuclear%20engine%20for%20sls&docid=b4030f83d95f82ac5c0fa4279919d1ce&a=bi&pagenumber=14&w=800)
Quelle:NASA
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: jakda am 27. Oktober 2012, 15:04:16
Wie schon gepostet um 2020 beginnen die ersten Brenversuche an einen kleinen Festkerntriebwrk.

Da Du noch nicht ausgelogt bist ...  ;)
Wie macht man eigentlich auf der Erde einen Brennversuch mit einem Festkerntriebwerk ?
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Haus Atreides am 27. Oktober 2012, 16:13:22
@Copernicus-NTR:

Wenn ich richtig sehe entspricht dieses Konzept der NASA Mars Design Reference Architecture (Version 5.0) von 2009. (Welche ich vor einiger Zeit hier (http://www.raumfahrer.net/forum/smf/index.php?topic=4664.msg224631#msg224631) gepostet habe.)

Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Gast-N am 27. Oktober 2012, 18:36:37
@Copernicus-NTR:

Wenn ich richtig sehe entspricht dieses Konzept der NASA Mars Design Reference Architecture (Version 5.0) von 2009. (Welche ich vor einiger Zeit hier (http://www.raumfahrer.net/forum/smf/index.php?topic=4664.msg224631#msg224631) gepostet habe.)

Natürlich kommt Kopernikus nicht zum Einsatz. Nasa entwickelt gegenwärtig unterschiedliche Habitate, DSH, für das SLS Programm. So ein Habitat für 600 Flugdauer kommt um 2033 zum Einsatz.
 
Ausserdem werden universelle Lander für Asteroiden und für den Mond entwickelt. Bilder und technische Daten wurden veröffentlicht.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Gast-N am 27. Oktober 2012, 18:53:17
Wie schon gepostet um 2020 beginnen die ersten Brenversuche an einen kleinen Festkerntriebwrk.

Da Du noch nicht ausgelogt bist ...  ;)
Wie macht man eigentlich auf der Erde einen Brennversuch mit einem Festkerntriebwerk ?

Analog zum Nerva, aber über die Feinheiten kann ich noch nichts schreiben.

In einer neusten Studie der NASA wäre es sogar möglich mit anderen nuklearen Brenstoffen ein nukleares Triebwerk bei der SLS einzusetzen und so die Startkosten bis auf 1000$/kg zu senken. Diese Technologie ist sehr  Radioaktiv schwach und somit wäre die Strahlung in der Startumgebung auch gering. NASA Angaben sprechen von einen notwendigen Abstand zu einer startender Rakete von 5 km.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Ruhri am 27. Oktober 2012, 19:30:02
So schwach kann die Strahlung eines Nukleartriebwerks aber gar nicht sein, dass man es als Starttriebwerk akzeptieren möchte. Außerhalb der Atmosphäre mag so ein Gerät ja noch angehen, aber innerhalb? Bitte nicht!
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Pirx am 28. Oktober 2012, 08:35:08
So schwach kann die Strahlung eines Nukleartriebwerks aber gar nicht sein, dass man es als Starttriebwerk akzeptieren möchte. Außerhalb der Atmosphäre mag so ein Gerät ja noch angehen, aber innerhalb? Bitte nicht!
Eine der Entwicklungsherausforderungen der Programme Rover/KIWI/Phoebus/NERVA war, zu verhindern, dass Material aus der Umhüllung des spaltbaren Materials und spaltbares Material zusammen mit den Wasserstoff hinten aus dem Triebwerk herauskommt. Je nach Sichtweise war man mehr oder weniger kurz davor, das in den Griff zu bekommen / das künftig auf jeden Fall zu beherrschen / das nie so zu beherrschen, dass ein Einsatz in der Atmosphäre jemals in Frage kommen würde.

Abgesehen davon mag ich gar nicht über irgendwelche Abort-Szenarien nachdenken, bei welchen ein laufender Reaktor mit einiger kinetischer Energie wieder auf die Erdoberfläche knallt.

Eine NTR als Oberstufenantrieb sollte vllt. nur auf ganz bestimmten Abflugbahnen auf Höhe gelangen, die gewährleisten, dass das Dingens im Abortfall nicht auf einer Landmasse niedergeht.

Ich persönlich mag die Dinger nach dem, was die Menschen bis dato lernen durften, nicht. Vllt. ist es in Zukunft möglich, derartige Motore im All aus Komponenten zu assemblieren, die vorher einzeln gut verpackt ins All transportiert das Risiko von Versuchungen der Erde bei Fehlern erheblich vermindern.

Gruß   Pirx
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Gast-N am 28. Oktober 2012, 09:27:18
Bei TEM wurden sämtliche Szenarin durchgespielt und kommen umfangreiche
Sicherheitsmaßnahmen zum Einsatz. Nur eine davon:

1. TEM werde mit chemischen Antrieb bis auf eine Höhe von rund 950 km nach Oben gebracht. Erst dort wird der Reaktor eingeschaltet und auch bei einer Rückkehr von einer Mission kommt der TEM auf seine Ausgangsbahn zurück, also nicht unterhalb der kritischen Bahn die um die 800 km verläuft.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Gast-N am 15. November 2012, 11:59:35
NASA NTR Triebwerke

Die folgenden Bilder stammen von einer S.Borowski Präsentation, die recht anschaulich den Werdegang der Entwicklungen zeigen. Bei Bedarf kann ich auch umfangriche PDF Informationen hier posten. Zitat aus einer 2012 Publikation:

1. Fuel Element Design, Fabrication, and Test AES, 12-14
2. Non-Nuclear Ground Testing AES, 15-20
3. Flight Technology Demonstration, 20-24

(http://www.raumfahrer.net/forum/yabbfiles/Attachments/up027097.JPG)

(http://www.raumfahrer.net/forum/yabbfiles/Attachments/up027098.JPG)
Quelle: NASA
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Gast-N am 15. November 2012, 12:04:08
Spezifischer Impuls & Brennkammertemperatur in einen Festkerntriebwerk

(http://www.raumfahrer.net/forum/yabbfiles/Attachments/up027690.JPG)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Gast-N am 15. November 2012, 12:15:21
Abmessungen der Raketenstufen für Festkern- und chemische Triebwerke

(http://www.raumfahrer.net/forum/yabbfiles/Attachments/up027691.JPG)
Quelle:NASA

Bei Flügen zu Asteroiden als auch zum Mars kommem Habitate mit einen Durchmesser von 10 Meter zum Einsatz. Ein Triebwerk mit 50 Klbf Schub hat eine Länge von rund 8 und einen Durchmesser von rund 3 Metern. Nach dem heutigen Stand kommen 3 Triebwerke zum Einsatz, zumindest für einen Marsflug.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: -eumel- am 15. November 2012, 13:56:33
@Gast-N:
Vielen Dank für die interessanten Beiträge zu Triebwerksplänen!  :)
Wir freuen uns, dass Du uns darüber informierst.
Bitte weiter so!
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Gast-N am 15. November 2012, 20:24:52
NASA Nukleares Z-Triebwerk

Eine weitere zukunftsträchtige Entwicklung ist die Z-Technologie der nuklearen Antriebe. Der Link mit 56 seiten ist sehr umfangreich, werde nur kurz eingehen. Wir erreichen damit fantastische Leistungwerte mit dem pulsierenden Triebwerk, selbst die VASIMR sehen dabei blass aus :

ISP= 19436s
Schub= 3812 N and at 10 Hz (10 pulse/sec)
Treibstofdurchsatz= 0,2kg/s

(https://docs.google.com/viewer?pid=bl&srcid=ADGEESjDgNCHV44XcazMKlssGAF3jWY2SDUGiVXfZIKXPb-EJzBuiyZyK1FUs4fYcyfZ9dLrKnJxYAjVXtu7UoEvKQXuUQoBW3H_gSYh7Gt8ezARawX-kpXtmYnTHzvlkzuh48r1nSm6&q=cache%3A9u1wGgHd_4gJ%3Antrs.nasa.gov%2Farchive%2Fnasa%2Fcasi.ntrs.nasa.gov%2F20120002875_2012002392.pdf%20nuclear%20z-engine&docid=e832b76cac45dcf66aa3c5ef92ada589&a=bi&pagenumber=38&w=800)

(https://docs.google.com/viewer?pid=bl&srcid=ADGEESjDgNCHV44XcazMKlssGAF3jWY2SDUGiVXfZIKXPb-EJzBuiyZyK1FUs4fYcyfZ9dLrKnJxYAjVXtu7UoEvKQXuUQoBW3H_gSYh7Gt8ezARawX-kpXtmYnTHzvlkzuh48r1nSm6&q=cache%3A9u1wGgHd_4gJ%3Antrs.nasa.gov%2Farchive%2Fnasa%2Fcasi.ntrs.nasa.gov%2F20120002875_2012002392.pdf%20nuclear%20z-engine&docid=e832b76cac45dcf66aa3c5ef92ada589&a=bi&pagenumber=41&w=800)

(https://docs.google.com/viewer?pid=bl&srcid=ADGEESjDgNCHV44XcazMKlssGAF3jWY2SDUGiVXfZIKXPb-EJzBuiyZyK1FUs4fYcyfZ9dLrKnJxYAjVXtu7UoEvKQXuUQoBW3H_gSYh7Gt8ezARawX-kpXtmYnTHzvlkzuh48r1nSm6&q=cache%3A9u1wGgHd_4gJ%3Antrs.nasa.gov%2Farchive%2Fnasa%2Fcasi.ntrs.nasa.gov%2F20120002875_2012002392.pdf%20nuclear%20z-engine&docid=e832b76cac45dcf66aa3c5ef92ada589&a=bi&pagenumber=29&w=800)
Quelle:NASA
http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20120002875_2012002392.pdf (http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20120002875_2012002392.pdf)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Elatan am 20. November 2012, 23:02:06
Hier schien es ganz gut hinzupassen. Wenn woanders besser ist, bitte verschieben :)

Es scheint, dass in den USA wieder Plutonium für die Raumfahrt produziert wird, Emily Lakdawalla twitterte heute:
"W00t!!!! RT @asrivkin: Oak Ridge has restarted plutonium production for ASRGs, and the first 100-g pellet has been made."

Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: runner02 am 21. November 2012, 15:26:00
Hier schien es ganz gut hinzupassen. Wenn woanders besser ist, bitte verschieben :)

Es scheint, dass in den USA wieder Plutonium für die Raumfahrt produziert wird, Emily Lakdawalla twitterte heute:
"W00t!!!! RT @asrivkin: Oak Ridge has restarted plutonium production for ASRGs, and the first 100-g pellet has been made."


Stimmt das wirklich, dann ist das eine sehr gute Nachricht. Damit kann man tolle Sonden losschicken.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: websquid am 21. November 2012, 15:30:19
Stimmt das wirklich, dann ist das eine sehr gute Nachricht. Damit kann man tolle Sonden losschicken.
Wenn man die denn finanziert kriegt... Bringt auch nix, Plutonium auf Halde zu produzieren weil es keine Mission gibt, die das nutzt :-X
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: runner02 am 21. November 2012, 16:12:39
Stimmt das wirklich, dann ist das eine sehr gute Nachricht. Damit kann man tolle Sonden losschicken.
Wenn man die denn finanziert kriegt... Bringt auch nix, Plutonium auf Halde zu produzieren weil es keine Mission gibt, die das nutzt :-X

Und frisch gemacht ists immer noch besser als zwei Jahre auf Lager. Die freiwerdende Energiemenge sinkt ja ständig...
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Besucher am 21. November 2012, 17:36:42
Und frisch gemacht ists immer noch besser als zwei Jahre auf Lager. Die freiwerdende Energiemenge sinkt ja ständig...
Hehe, das ist nun wirklich kein Problem: Die Halbwertszeit beträgt 88 Jahre! Da kann man Jahrzehnte vorher das Plutonium produzieren bevor es an Bord einer Raumsonde auf die Reise geht.
Vor einem knappen Monat berichtete der user "Blackstar" bei nasaspaceflight dass man in Oak Ridge momentan dabei ist zu Testzwecken kleinste Plutonium-238-Mengen zu produzieren und zu verarbeiten:
http://forum.nasaspaceflight.com/index.php?topic=30183.0 (http://forum.nasaspaceflight.com/index.php?topic=30183.0)
Man muss wohl erst wieder Erfahrungen mit der Produktion sammeln, da die USA ca. 1991 das letzte Mal Pu-238 produziert haben.
Blackstar (er arbeitet als Planetenwissenschaftler wohl bei oder gelegentlich für die NASA) vermutete letzten Monat dass die endgültige Wiederaufnahme der Produktion noch 1-2 Jahre dauert und dass man dann genug Plutonium produzieren kann um für kleinere Missionen in den 2020ern fertige ASRGs zur Verfügung zu haben.
Da sieht man auch wie alt das Pu-238 an Bord von Curiosity mindestens ist. Mindestens deswegen, weil momentan wohl noch genug Pu-238 für einen letzten ASRG vorhanden ist und Curys Plutonium vielleicht aus einer älteren Charge als ca. 1991 stammt.
Ob dieses 100g-Pellet wirklich bereits der Produktionsstart ist? "Minute amounts" sind es aber eigentlich auch nicht mehr...

Dass alles ändert natürlich nichts daran, dass momentan keine einzige Tiefraummission mehr geplant ist bei der NASA. Aber zumindest an der Energiequelle kann es dann in mittelfristiger Zukunft nicht mehr scheitern.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Gast-N am 29. November 2012, 15:05:19
Small Reactor for Deep Space Exploration


Small Reactor for Deep Space Exploration (http://www.youtube.com/watch?v=KobRfGqlpGc#ws)

http://www.gizmag.com/fission-reactor-space-mission/25178/ (http://www.gizmag.com/fission-reactor-space-mission/25178/)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Hegen am 29. November 2012, 15:21:35
Danke für den Link! Klärt schon viele meiner Fragen (z.B. nach Kühlmedium-Risiken usw.).
Gruß
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Martin am 29. November 2012, 15:25:03
WWN berichetet auch ueber den neuen modularen Reaktorentwurf aus den USA mit Stirling Motor und Heat Pipe Kuehlung: http://www.world-nuclear-news.org/C-Nuclear_and_Stirling_engines_spur_space_exploration_271112a.html (http://www.world-nuclear-news.org/C-Nuclear_and_Stirling_engines_spur_space_exploration_271112a.html)

Der Reaktor mit einem 23kg schweren Kern aus angereicherten Uran soll 500We Leistung bringen. KRUSTY, ein Prototyp mit 24We Leistung, wurde bereits auf der Nevada Test Site getestet.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Hegen am 29. November 2012, 15:27:56
Hallo Martin! Der obige Link führt genau zu diesem Reaktor mit 8 Stirling-Motoren, :)
Gruß
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Gast-N am 04. Dezember 2012, 20:01:10
NASA Nuclear Systems Initiative

Zu NASA Entwicklungen des NEP, bevor ich umfangreich hier poste, heute zwei Informationsfolien.

(http://www.raumfahrer.net/forum/yabbfiles/Attachments/up027520.png)

(http://www.raumfahrer.net/forum/yabbfiles/Attachments/up027521.png)


Nach NASA Planung kommen NEP für bemannte Flüge zum Mars zunächst nicht in Frage. Nach den Worten von Raikunow ist die Entscheidung in Russland ob mit TEM oder mit Festkerntriebwerken der Flug zum Mars erfolgt noch nicht gefallen. Zunächst, wie ich schon mehrfach schrieb, erfolgt die technologische Erprobung des 1 MW Antriebs und erst danach wird über die weitere technische als auch technologische Möglichkeit entschieden. Bezüglich der NASA Planung bei Festkernantrieben, der erste technologische Test erfolgt schon in 10 Jahren, sehe ich einen Vorsprung von mehr als 10 Jahren gegenüber von Roskosmos.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Gast-N am 14. Dezember 2012, 22:14:50
The two propulsion systems prioritized in the 468-page report by the National Research Council


http://www.theregister.co.uk/2012/02/07/nukes_to_mars/ (http://www.theregister.co.uk/2012/02/07/nukes_to_mars/)

Zitat
The report suggests that development work begin on NTRs with 5,000 pounds of thrust, then move up to engines with 20,000 to 25,000 pounds of thrust. "Such a system would have enough thrust for a crewed Mars mission," the report contends, adding that "The reduction in launch mass enabled by this technology could significantly reduce the cost and mission complexity of crewed missions to Mars."
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Gast-N am 16. Dezember 2012, 21:38:40
Hallo Martin! Der obige Link führt genau zu diesem Reaktor mit 8 Stirling-Motoren, :)
Gruß

Dazu noch in Deutsch:

http://www.nuklearforum.ch/de/aktuell/e-bulletin/nasa-entwickelt-neues-energiesystem (http://www.nuklearforum.ch/de/aktuell/e-bulletin/nasa-entwickelt-neues-energiesystem)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 08. März 2013, 17:42:11
Das Problem ist doch nicht das die Teile radioaktiv sind, das ist so lange vollständig egal, solange die Reaktoren keinen Weg zurück in die Biosphäre finden.
Um das zu verhindern gibt es zwei Wege:Beide Lösungen haben ihre vor und Nachteile:
Energetisch ist vielleicht die zweite Lösung schlechter, weil selbst der Mond als Ziel von einer niedrigen Umlaufbahn immer noch ca. 3km/s an delta V benötigt.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Majo2096 am 08. März 2013, 21:48:35
Es währe mir aber Lieber wenn sie weit weg kommen. Eine Bahn im Geostationären Orbit soll ja sehr stabil sein aber wehr sagt uns das die Container da bleiben und es ihnen nicht einfällt ihre Umlaufbahn zu ändern. 
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 10. März 2013, 22:10:17
Es währe mir aber Lieber wenn sie weit weg kommen. Eine Bahn im Geostationären Orbit soll ja sehr stabil sein aber wehr sagt uns das die Container da bleiben und es ihnen nicht einfällt ihre Umlaufbahn zu ändern.
Ups da ist mir ein Fehler unterlaufen, sobald der Komet von "Depp Impact" vorbei kommt wird so ein Reaktor sicher abgelenkt. Aber spielt keine Rolle, Elijah Wood hat schon den "Einen Ring" versengt, dann schaft er es auch sicher den Reaktor in die Sonne zu versenken.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Schillrich am 10. März 2013, 22:48:02
Ich denke ein Problem beim Umgang mit Nuklearenergie ist, wenn man sie denn zulassen möchte, dass man bisher den Müll einfach aus dem Blick = aus dem Sinn haben möchte. Dadurch ist er kein bewusstes Problem mehr, aber eben doch noch ein Problem. Nur, bei den Zeiträumen und der Wirksamkeit der Radioaktivität funktioniert das so nicht, es ist quasi fahrlässig.

Wenn man Nuklearenergie braucht (sei es auf der Erde oder im All), dann muss man den Müll bewusst, gezielt und überwacht lagern. Nicht verbuddeln, nicht verklappen, nicht vergessen! Wenn man ihn also im Sonnensystem "parkt", muss man ihn dort überwachen. Man muss (auf Jahrhunderte) seine Position kennen, ihn überwachen, seinen Zustand kontrollieren und bei Bedarf eingreifen. Dann kann man damit auch sorgfältig umgehen ...

Aber, wenn man diesen Aufwand mit einrechnet, lohnt sich wohl die Investition für betriebswirtschaftliche Konzepte nicht mehr (zu Recht).
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: LOXRP1 am 10. März 2013, 23:14:37
Ich denke ein Problem beim Umgang mit Nuklearenergie ist, wenn man sie denn zulassen möchte, dass man bisher den Müll einfach aus dem Blick = aus dem Sinn haben möchte. Dadurch ist er kein bewusstes Problem mehr, aber eben doch noch ein Problem. Nur, bei den Zeiträumen und der Wirksamkeit der Radioaktivität funktioniert das so nicht, es ist quasi fahrlässig.

Wenn man Nuklearenergie braucht (sei es auf der Erde oder im All), dann muss man den Müll bewusst, gezielt und überwacht lagern. Nicht verbuddeln, nicht verklappen, nicht vergessen! Wenn man ihn also im Sonnensystem "parkt", muss man ihn dort überwachen. Man muss (auf Jahrhunderte) seine Position kennen, ihn überwachen, seinen Zustand kontrollieren und bei Bedarf eingreifen. Dann kann man damit auch sorgfältig umgehen ...

Aber, wenn man diesen Aufwand mit einrechnet, lohnt sich wohl die Investition für betriebswirtschaftliche Konzepte nicht mehr (zu Recht).

Es gibt alternativen zu Lagerungen. Wenn man die Transuran bzw. Isotope komplett thermonuklear verbrennt. Die Splatprodukte sind viel kurzlebiger was die Strahlung angeht z.B. Xenon ist nach ca. 36 Std ungefährlich und kann direkt in die Industrieb abgeführt werden. Seltne Erden sind zum Teil auch dabei oder Pu238 was wir für RTG Generatoren brauchen. In der Tat entstehen viel Hochwertwerkstoffe als Endprodukt und nur ein wennig Mülle in vorm von Plutonium Isotopen. Dieser kann man für ca. 300 Jahre kontrolliert lagern bis sie unter Strahlungs Niveau von HIntergrundstrahlung sinken. Dieser Müll sind aber immer nur paar Gramm pro Tonne Uran z.B. Man muss nur die Entsprehcenden Reaktoren bauen. So kann man auch verstrahltes Material und Atombomben entsorgen.
Das Problem im moment ist doch, das sie nur angebrannt werden und dann weg gelagert. Es gibt durch aus Lösungen im Baukasten der Nukleartechnik diese Problem zu lösen.


Anmerkung : Pu238 entsteht vorallem bei der Thorium Zerfallsreihe.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Helix am 11. März 2013, 00:56:18
Kann mir jetzt noch einer sagen, warum auf der ganzen Welt nur Volltrottel an die Konstruktion von Atomkraftwerken gesetzt werden, wo die Lösung so klar ist?  ;)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: LOXRP1 am 11. März 2013, 01:04:56
Kann mir jetzt noch einer sagen, warum auf der ganzen Welt nur Volltrottel an die Konstruktion von Atomkraftwerken gesetzt werden, wo die Lösung so klar ist?  ;)

Das Gegenteil ist der Fall. In Atwort #39 vom Private Weltraumprojekte - Fakten gegen Fiktion Thema hab ich dir paar PDFs präsentiert von einem brilianten Reaktor Design! Anscheinend hast du maximal nur ein Blick drauf geworfen.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: websquid am 11. März 2013, 01:05:58
Kann mir jetzt noch einer sagen, warum auf der ganzen Welt nur Volltrottel an die Konstruktion von Atomkraftwerken gesetzt werden, wo die Lösung so klar ist?  ;)
Die Lösungen sind mittlerweile klar, weil gute Leute daran arbeiten ;)

Leider wurde auf dem Weg zu diesen neuen Konzepten viel Lehrgeld bezahlt (Majak, Three Mile Island, Tschernobyl, Fukushima). :-\
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Helix am 11. März 2013, 02:07:46
Es gibt alternativen zu Lagerungen. Wenn man die Transuran bzw. Isotope komplett thermonuklear verbrennt. Die Splatprodukte sind viel kurzlebiger was die Strahlung angeht z.B. Xenon ist nach ca. 36 Std ungefährlich und kann direkt in die Industrieb abgeführt werden.
...

Woher wissen denn Kühlmittel, Reaktorwände usw., dass sie nicht radioaktiv werden sollen?

Das Xenon-Isotop mit der kürzesten Halbwertszeit ist nach 36 Stunden auf ein sechzehntel runter. Meinst du das mit "ungefährlich"?
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Schillrich am 11. März 2013, 08:07:58
Ich habe die letzten Beiträge, die sich allgemein mit Nukleartechnik in der Raumfahrt beschäftigt haben, aus dem speziell russischen Thread getrennt und in diesen allgemeinen Thread "Nukleartechnik für die Raumfahrt" verschoben.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 12. März 2013, 02:53:33
Es gibt alternativen zu Lagerungen. Wenn man die Transuran bzw. Isotope komplett thermonuklear verbrennt. Die Splatprodukte sind viel kurzlebiger was die Strahlung angeht z.B. Xenon ist nach ca. 36 Std ungefährlich und kann direkt in die Industrieb abgeführt werden.
...
Woher wissen denn Kühlmittel, Reaktorwände usw., dass sie nicht radioaktiv werden sollen?
Das Xenon-Isotop mit der kürzesten Halbwertszeit ist nach 36 Stunden auf ein sechzehntel runter. Meinst du das mit "ungefährlich"?
Es geht doch hier um Space Anwendungen, oder? Da dies so ist, sollten wir auch beim Thema bleiben. Radioaktivität außerhalb JEDES menschlichen Lebensraumes macht offensichtlich nichts aus. Das sollte jedem klar sein, der sich ein kein wenig mit Astrophysik beschäftigt. 
Selbst unsere Sonne, welche eine relativ, sagen wir "sanfte Aktivität" hat, bläst vermutlich um Größenordnungen mehr gefährliche Teilchen in einem Tag ab, als das was wir jemals mit als dem Kernbrennstoff jemals freisetzten KÖNNTEN. Als können wir den Atommüll überall dort abladen wo wir sicher niemals siedeln würden. Soweit ich weiß gibt es auf der Mondrückseite viele Krater mit mehreren Kilometern Durchmesser.  Einfach einen passenden aussuchen und allen Müll dort einschlagen lassen und gut is es für alle Zeit. Ach ja, jeden hoch radioaktiven Atommüll der nicht Trans mutiert wird, ist eine Riesen Sauerei wenn das auch in 500000 Jahren frei wird, beim Mond spielt das sicher keine Rolle, der Fällt uns nicht auf den Kopf weil er sich eh langsam von der Erde entfernt, und so ein Krater ohne weiteres 100Millionen Jahre Zeit hat abzuklingen.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Liftboy am 12. März 2013, 10:42:31
Ohne jetzt zu sehr in Zukunftsfantasien abzugleiten, der Mond ist der näheste Himmelskörper, einige von uns werden vll zu Lebzeiten erste Mondbasen miterleben, wer weiß wie das in ein paar hundert Jahren aussieht (oder noch länger), vielleicht gibts dann (großflächig) über den Mond verteilt Basen, oder menschliche Ansiedlungen? - oder hätte es gegeben, wenn wir den Mond nicht heute schon zu unserer neuen Müllhalde gemacht hätten.

Ich denke zumindest, dass wir nicht unseren jetztigen Lebensraum als Maßstab nehmen sollten und dann sagen, überall wo wir jetzt nicht sind, können wir unsere Abfälle lagern. Es gibt sicher Orte, wo das tatsächlich auf große Zeitskalen niemand stören würde ("wo wir sicher niemals siedeln würden") - den Mond zähl ich persönlich aber nicht dazu, auch nicht irgendwelche Krater auf der erdabgewandten Seite.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: LOXRP1 am 12. März 2013, 11:32:51
Ohne jetzt zu sehr in Zukunftsfantasien abzugleiten, der Mond ist der näheste Himmelskörper, einige von uns werden vll zu Lebzeiten erste Mondbasen miterleben, wer weiß wie das in ein paar hundert Jahren aussieht (oder noch länger), vielleicht gibts dann (großflächig) über den Mond verteilt Basen, oder menschliche Ansiedlungen? - oder hätte es gegeben, wenn wir den Mond nicht heute schon zu unserer neuen Müllhalde gemacht hätten.

Ich denke zumindest, dass wir nicht unseren jetztigen Lebensraum als Maßstab nehmen sollten und dann sagen, überall wo wir jetzt nicht sind, können wir unsere Abfälle lagern. Es gibt sicher Orte, wo das tatsächlich auf große Zeitskalen niemand stören würde ("wo wir sicher niemals siedeln würden") - den Mond zähl ich persönlich aber nicht dazu, auch nicht irgendwelche Krater auf der erdabgewandten Seite.

Sollten wirklich mal auf dem Mond siedeln, dann kann man diese Abfälle immernoch entsorgen(transmutieren). Es ist nur Mülle wenn man ncihts damit macht. Abgesehen davon würde die Strahlung auf dem Mond garnicht auffallen, denn der Mond hat weder eine Magnetosphere noch eine Atmosphere, so dass er unter ständigen Beschuss ist.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Liftboy am 12. März 2013, 14:36:41
Es hat trotzdem was von dem Gedanken: "Wir schaffens erstmal irgendwohin, wo es uns nicht stört, und wenn andere später damit ein Problem haben, sollen die sich doch drum kümmern". Das passt zumindest mir nicht.
Entweder wir machen es gleich richtig, wie du es hier andeutest:
Zitat
dann kann man diese Abfälle immernoch entsorgen(transmutieren).
oder wir müssens halt erstmal sein lassen, bis wir es richtig entsorgen können. Das ist zumindest meine Meinung.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: GG am 12. März 2013, 17:51:36
Wer sagt denn, dass Transmutation die Lösung ist und uns nicht weitere Probleme bescheert?
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: bjoernthies am 12. März 2013, 18:31:06
Wer sagt denn, dass Transmutation die Lösung ist und uns nicht weitere Probleme bescheert?

Die Physik?   ::)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Schillrich am 12. März 2013, 18:44:53
Hallo,

Transmutation ist deutlich komplexer als "einfach mal weiter brüten" und dann ist alles sauber. In der letzten Spektrum der Wissenschaft gab es eine sehr gute Artikelfolge beider Seiten (pro und con). Mit Transmutation löst man insgesamt gar nichts, nicht einfach und nicht schnell. Man baut sich eine neue, komplexe, nicht weniger gefährliche Technologie. Das Problem Radioaktivität hört nicht bei "kürzeren Halbwertszeiten" und reduzierter Aktivität auf. Was Dosis/Wirkung und Verhalten der Endprodukte (der Transmutation) in der Umwelt bedeuten, ist deutlich komplexer als nur auf die Halbwertszeit zu schauen. Und das Ganze ist noch sehr unabwägbar.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 12. März 2013, 21:49:56
@Schillrich: Die Antwort zum Thema Transmutation, hätte ich von dir aber nicht erwartet ???

Im Prinzip gibt es zwei mögliche Probleme von radioaktiven Stoffen, deren chemische und vor allem nukleare Eigenschaften.
Alle Isotope eines Stoffes verhalten sich chemischen gleich.
Die Gefahr durch Radioaktivität hat immer mit der Halbwertszeit und und ob es Alpha/Beta/Gamma Zerfälle sind zu tun.
100kg Platin190 unter meinem Bett, würden mir nur Sorgen bereiten wenn es geklaut wird.
Das Zeug ist genauso gefährlich wir 0,34µg,  Thorium228, zumindest anfangs. Nur ist von dem Thorium Isotop nach ca. 19jahren nur noch 1/1000 übrig.
Wenn mich die Radioaktivität stören würde, würde mir warten beim Platin Isotop nichts nützen, beim zweiten schon.
Mir ist schon klar das die Nukleartechnik nicht ungefährlich ist, aber in einem keinen Krater von 5km Durchmesser auf der Rückseite vom Mond, wird das nur dann zu einem Problem werden, wenn wir in der Lage sein werden dem Mond irgendwann einer Biosphäre zu verpassen. Nur falls das mal kommen sollte, spielt es auch keine Rolle mehr, da die Menschheit wohl eher die Venus auf die Erdbahn hinter der Sonne zu platzieren und der dabei noch einen ordentlichen Drall zu geben, damit deren Tage etwas kürzer werden.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Schillrich am 14. März 2013, 08:27:13
Hallo,

ich bin bzgl. Nukleartechnik und wie wir sie heute in unsere Biosphäre eingeführt haben halt sehr skeptisch. Da wurde vieles nicht zu Ende gedacht ... das dürfen halt die Nachfahren dann lösen ... wie mit anderen Technologien eben auch.

Aber, die Idee mit einem Mondkrater als "Endlager" für Raumfahrt-Nuklearabfälle ist interessant. Pauschal würde ich auch sagen, dass dort viele "Biosphärenprobleme" wahrscheinlich direkt "gelöst" sind. Nur, man muss auch in 1000 Jahren noch wissen, was dort ist und warum und was das bedeutet ... "Einach vergessen" ist für mich keine Lösung. Wir müssen solche Orte aktiv pflegen.

Ich habe dazu zuletzt einen Bericht über diesen kulturellen/zivilisatorischen Zeitaspekt der Nukleartechnik (für die irdische, aber das gilt generell, denke ich) gesehen: 500 Jahre ... 1000 Jahre ... 10000 Jahre ... wie stellen wir sicher, dass irgendwelche Nachfahren dann noch wissen, was wir da vergraben oder liegen lassen haben? Wir können so grob extrapolieren, wie unsere Kultur in 50 Jahren sein wird, welche Fähigkeiten und Fertigkeiten wir haben werden. Aber in 1000 Jahre? Wer weiß, was der Mensch dann geworden ist. Es ist nicht selbstverständlich, dass er immer noch/weiter "Hochtechnologie" betreibt. Und es ist schon gar nicht sicher, dass er unsere heutigen Datenbestände lesen und verstehen kann.
Als rückwärtige Analogie: Die Mayas haben sich sicher viel gedacht, als sie ihre Bauten im Dschungel errichtet haben und mit ihre "Steinschrift" irgendetwas irgendwie dokumentiert haben. Wir sind heute technologisch viel weiter, aber wir rätseln an ihrer Kultur herum. Wir wissen nicht, was und warum sie das dokumentiert haben. Vielleicht war's ja auch eine Warnung ... oder einfach ein Wetterbericht ...
So kann es einer Zivilisation in 1000 Jahren mit uns gehen: "Interessante Höhle hier ... hübsche Artefakte, wahrscheinlich Grabbeigaben ... aber was soll dieses Zeichen bedeuten? (http://www.greensmilies.com/smile/smiley_emoticons_seb_atommuell1.gif)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: KSC am 14. März 2013, 09:59:43
Mir widerstrebt das.
Rein gefühlsmäßig finde ich es nicht richtig, dass wir die Umweltproblematik über unsere eigenen Planeten hinaus ausdehnen.
Ich kann das nicht technisch/wissenschaftlich verargumentieren. Aber ich finde es nicht richtig.

Gruß,
KSC
 
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: T.D.K. am 14. März 2013, 14:09:29
Aber, die Idee mit einem Mondkrater als "Endlager" für Raumfahrt-Nuklearabfälle ist interessant.
Ein Endlager auf dem Mond?
Hatten wir das nicht schon einmal? (http://de.wikipedia.org/wiki/Mondbasis_Alpha_1)  ;)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 14. März 2013, 14:37:56
Das mit nachfolgenden Generationen ist sicher vollständig unproblematisch. Falls es dann noch eine Kultur gibt die in der Lage ist zu irgendeinem Müllkrater zu gelangen, hat sie natürlich eine hohe technologische Reife. Es ist ja wohl klar das es keiner Zivilisation gelingt mit ein Raumschiff aus Basalholz zu bauen!
Falls es der Menschheit gelingt sich nicht das eigene Grab zu schaufeln, sondern sich in einer positiven Richtung weiter zu entwickeln, wird das bisschen Atommüll in dem Loch etwa so bedeutend sein, wie die Sickergrube von 1253 vor Christus die man heute ausbuddelt um festzustellen was den alten Ägyptern gefuttert haben.
Falls man dann keine Historischen Daten von unserem Heute mehr hat, weil es z.B. einen ZivilationsReset gegeben hat, wird man vielleicht sagen: "was haben unsere Vorfahren damals für eine primitive Technologie benutzt.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: KSC am 14. März 2013, 14:59:43
Verharmlosen sollte man das nicht.
Die Sickergrube von 1253 ist jetzt 3.266 Jahre alt. Eine lächerlich kurze Zeit für Atommüll.
Z.b. Bei Plutonium ist nach 24.110 Jahren erst die Hälfte zerfallen, bei nicht in Plutonium umgewandelten U 238 dauert dauert es sogar 4,4 Milliarden Jahre.
Also schon einwenig etwas anderes als eine Sickergrube aus dem alten Ägypten  ;)

Gruß,
KSC
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: LOXRP1 am 14. März 2013, 15:56:46
Verharmlosen sollte man das nicht.
Die Sickergrube von 1253 ist jetzt 3.266 Jahre alt. Eine lächerlich kurze Zeit für Atommüll.
Z.b. Bei Plutonium ist nach 24.110 Jahren erst die Hälfte zerfallen, bei nicht in Plutonium umgewandelten U 238 dauert dauert es sogar 4,4 Milliarden Jahre.
Also schon einwenig etwas anderes als eine Sickergrube aus dem alten Ägypten  ;)

Gruß,
KSC

Kernkraft ist nicht ungefährlich keine Frage. Mit einem integral fast reactor wie z.B. dem PRISM kann man U238 zu Pu239 brüten(transmutieren), welches dann im schnellen Spektrum verbrannt wird, das geht natürlich schon mit bereits existierenden Pu239 z.B. aus Atomsprengköpfen. Somit beide Probleme beseitigt wären. Dafür wurden diese Reaktoren nämlich entwickelt. Der einzige wirklich langlebige Rest, der übrigbleibt ist für ca. 300 Jahre weg zu bunkern und das sind paar Gramm pro 1 Tonne "Atommüll".

Ahja nur so neben bei als Gedankenspiel am Bsp. der USA. Wenn die USA nur integral fast Reaktoren hätte für die Stromerzeugung, so hätte sie genung Energie für die nächsten 500 Jahre, zumindest beim konstanten Energiebedarf vom Jahr 2008. Sie würden Prozesswärme, Strom und hochwertige Elemente erzeugen und neben bei den Atommüll entsorgen.

Wenn ich hier die vielen anti Kernkraft Meinungen lese, so kommt bei mir das Gefühl auf, dass sich viel einseitig mit diesem Thema beschäftigt haben.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: GG am 14. März 2013, 16:45:04
Da werden also alle Forenteilnehmer als uninformiert und einseitig dargestellt. Danke aber auch.

Wir wissen durchaus, was ein Schneller Brüter ist. Dieser löst letztlich die Probleme der Müllentsorgung aber auch nicht. Natürlich nutzt man vorhandenes Spaltmaterial besser aus, am Ende entstehen aber dennoch etwa 200 radioaktive Spaltprodukte mit unterschiedlichesten chemischen und physikalischen Eigenschaften.

Was machst Du beruflich?
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: LOXRP1 am 14. März 2013, 17:11:51
Da werden also alle Forenteilnehmer als uninformiert und einseitig dargestellt. Danke aber auch.

Zumindest bei diesen explziten Thema, bekomme ich das subjektive Gefühl, denn es werden keine richtigen Gegenargumente gebracht sondern Meinungen, welche sich an den Medien orientieren und nicht an stand der Technik.

Nachtrag: Diese Meinung habe ich natürlich auch aus meiner Erfahrung mit Mitmenschen interpoliert. Bei dennen hat sich meist entpuppt, dass sie sich entweder kaum oder einseitig mit dem Thema beschäfftigt haben.

Wir wissen durchaus, was ein Schneller Brüter ist. Dieser löst letztlich die Probleme der Müllentsorgung aber auch nicht. Natürlich nutzt man vorhandenes Spaltmaterial besser aus, am Ende entstehen aber dennoch etwa 200 radioaktive Spaltprodukte mit unterschiedlichesten chemischen und physikalischen Eigenschaften.

Stimmt es wird nciht komplet gelöst im Momment. So muss man die Elemnte trotzdem diffrenziert betrachten. Viel können nach wenigen Tagen oder Wochen chemisch getrennt und in andre Anwendungen abgeführt werden. Wie z.B. in die Medizin. Natürlich bleiben einwenig nicht verwendbares Material übrig, wie von mir schon erwähnnt aber dieser Müll ist max. für 300 Jahre gefährlich und es sind nur paar Gramm pro Tonne, im gegensatz zur aktuellen Situation. Allein schon aus Schadensminimierung sollten wir Brüter bauen.
Eins der nachteile eines schnellen Brüters ist ja auch, dass die Brennstoffe Mommentan noch fest sind. Das kann man eleganter lösen z.B. mit dem LFTR, der im thermischen Bereich brütet und sein Brennstoff in flüssigen Salz gelößt ist, womit sich die Elemente deutlich leichter chemisch trennen lassen.

Was ich die ganze Zeit nur sagen will ist, dass das Atommüll Problem zu lösen ist und keines Falls alternaiv los ist. Viele gute Ingenieure und Wissenschaftler haben schon einiges dafür getann und für den Rest müssen Wege gefunden werden.

Die Russen wollen bis 2050 auf 80% Atomstrom umsteigen, der sich vorallem auf Brüter stützen wird. Im Moment haben die Russen das Ziel auf 20% bis 2020 zu kommen und in diesem Prozess legen sie die Grundsteine für das große Ziel. Versteht mich nciht falsch, ich finde nciht alles gut was die Russen machen aber in diesem Fall finde ich die entscheidung weise.

Ich bin Luft und Raumfahrt Student mit großem Interesse in die Kernenergie, auf die ich erst durch die Raumfahrt wirklich aufmerksam geworden bin.


Um den Bogen wieder zurück zu Raumfahrt zu schlaggen, gerade auf dem Mond ist die Kernenergie eine gute Lösung vor allem mit LFTR Reaktoren. Man schaue sich nur die Thorium Vorkommen an. Der LFTR benutzt Th232 welchen er dann im thermischen Spektrum zu U233 brütet, welches dann thermonuklear verbrannt wird. Bei dem Prozess kann man Atommüll mit beimischen und diesen auch zu ungefährlicheren Elemten transmutieren bzw. verbrennen.
(http://www.raumfahrer.net/forum/yabbfiles/Attachments/up039861.jpg)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: KSC am 14. März 2013, 18:53:54
Ich will hier nicht wieder von der Raumfahrt weg führen. Aber es muss natürlich auch gesagt werden, dass die Brüter Technologie nicht die Lösung aller Probleme bringt. Im Gegenteil  bergen Brutreaktoren zusätzliche Sicherheitsrisiken in sich. Stichwort Dampfblasenkoeffizient, Kritikalität bei Kühlmittel Verlust und natürlich das Problematische Kühlmittel selbst.
Das sind schon Punkte die nicht aus den Medien stammen und nicht ideologisch geprägt sind, sondern im Physikstudium gelernt wurden.

Aber ich denke das führt an dieser Stelle wirklich zu weit.

Gruß,
KSC

Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Pirx am 14. März 2013, 18:54:48
Guten Abend!

Der ganzen Brüterei ist weltweit bisher kein kommerzieller Erfolg beschieden, und das trotz aufwändiger staatlicher Subventionskonstruktionen. In Russland geht es im Übrigen unter anderem darum, irgendwie Waffenplutonium zu "vernichten", das auf Grund von Abrüstungsverträgen weg soll.

Kein Brüter hat bisher in irgend einer Weise zu Müllmengenreduzierung geführt. Durch die erforderliche Zusammenarbeit mit einer Wiederaufbereitungsanlage ist das ganze nach derzeitigem Technologiestand immer mit Müllmengenpotenzierung verbunden.

Das "Natürlich bleiben einwenig nicht verwendbares Material übrig, wie von mir schon erwähnt aber dieser Müll ist max. für 300 Jahre gefährlich und es sind nur paar Gramm pro Tonne, im Gegensatz zur aktuellen Situation." betrachte ich für meinen Teil als derzeit schlicht unzutreffend. Das mag sich vllt. theoretisch so rechnen lassen, eine entsprechende technische Umsetzung existiert derzeit nicht, und großtechnisch ist das nicht ansatzweise greifbar.

Und das MOX (Mischoxidbrennelemente), die eben auch Plutonium enthalten, was ganz besonders übles sein können sind, durfte man (wieder einmal) anlässlich der Katastrophe von Fukushima zur Kenntnis nehmen.

Gruß    Pirx
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: GalacticTraveler am 14. März 2013, 19:20:46
Da werden also alle Forenteilnehmer als uninformiert und einseitig dargestellt. Danke aber auch.

Zumindest bei diesen explziten Thema, bekomme ich das subjektive Gefühl, denn es werden keine richtigen Gegenargumente gebracht sondern Meinungen, welche sich an den Medien orientieren und nicht an stand der Technik.

Ich glaube das Problem ist, dass Du nicht zwischen technischer Machbarkeit und Realität unterscheidest. Ich glaube wir alle würden befürworten, wenn die real existierende Nutzung der Kernkraft auch nur annähernd dem entspräche, was Du hier als "Stand der Technik" hochlobst. Aber was hilft uns denn der "Stand der Technik", wenn die Realität ganz anders aussieht? Und die sieht nunmal so aus, dass uns vermutlich erst mitten in Europa ein Reaktor um die Ohren fliegen muss, bis die Menschheit begreift, auf welchem Irrweg sie sich hier befindet. Wer behauptet, das sei nahezu unmöglich, der befindet sich auf eben diesem Weg mitten auf der Überholspur.

Also bitte - entweder das "technisch Machbare" auch konsequent umsetzen, oder Finger weg. So einfach ist das. Aber um mit neuen Techniken wie im vorletzten Jahrhundert mal irgendwie herumzuzündeln, dazu ist unsere Technik mittlerweile zu fortgeschritten geworden. Daran wird sich die Menschheit erst noch gewöhnen müssen, fürchte ich.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Hegen am 14. März 2013, 20:26:28
 :-[ Leider wird sich diese Diskussion unendlich verlängern lassen. Einerseits können alle die beim Wort "Atom" Schüttelfrost bekommen, ein Stück Erkenntnis beanspruchen. Aber unbewusst verbreiten sie ein am deutschen "grünen" aber auch konsequenten  Denken geschulten Mißtrauen ein Technik- und Wissenschafts-Mistrauen das sich leicht bis zur -Feindlichkeit und Stagnation aufschaukeln lässt.
Was ist denn der "Stand der Technik"? Wir leben zwischen mehr oder weniger funktionierenden Atomkraftwerken und ihren ewigen "Zwischenlagern". Wir haben hunderte von Atomversuchen, mehere GAUs überstanden.
Wir können(wollen?) bei keinem Eingriff des Menschen in die Natur wirklich alle Folgen abschätzen - ob nun fossile Brennstoffe, Mineralstoffe (z.B. Asbest), "Radio-Müll" durch Handys, Mineral(Gold, Kohle)abbau unter Lebensgefahr, Geräuschbelastung usw.
Wir versuchen mit diesen Risiken klar zu kommen. Das werden auch unsere Nachfahren. Ein Mondfahrer wird sich immer (schon aus Solaren-Gründen) um seine Umgebungsstrahlung kümmern müssen.
Gruß
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: KSC am 15. März 2013, 06:04:02
Mich stört es immer, wenn man Kernenergie-Skeptikern schnell  eine ideologische Motivation wie Technik- und Wissenschaftsfeindlichkeit unterstellt.
Ich denke Technikfeindlich sind wir hier sicher nicht, würden wir uns sonst intensiv und mit Begeisterung um das Themen Raumfahrt kümmern?
Ich bin Physiker und deswegen bin ich auch nicht Wissenschaftsfeindlich. Aber grade weil ich weiß, was bei der Kernenergie physikalisch und technisch abläuft und wie schwierig das Müllproblem ist, sehe ich diese Technik sehr kritisch.

Ich finde dass sowohl Befürworter als auch Skeptiker akzeptieren sollten, dass die jeweils andere Seite auch gute und sachlich fundierte Argumente für ihre jeweilige Position hat.
Wir werden das Thema sicher auch nicht lösen können. Lasst uns darauf einigen, dass wir hier uneinig sind  :)

Um die Kurve jetzt wieder zur Raumfahrt zu bekommen, muss man natürlich sagen, dass die Strahlung mit der man sich als Raumfahrer kümmern muss, im wahrsten Sinne des Wortes anderer Natur ist als die Strahlung aus Atommüll.
Demnach sind die notwendigen Schutzmaßnahmen auch unterschiedlich.

Gruß,
KSC
 
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Pirx am 15. März 2013, 08:42:42
Ok, zurück zur Raumfahrt.

Ich frage: Ist der Mond ein sinnvoller Ort für ein Mülllager in einem Krater? Muss der Mensch den Mond irgendwann aufgeben, wenn radioaktives Material nach einem Asteroideneinschlag auf dem Mond verteilt wird? Wie will man dann vermeiden, das Raumanzugträger kontaminierten Staub in ihre Habitate bringen?

Wenn schon ein Objekt auf einer anderen Eintrittsbahn im Ural die Fissile Material Storage Facility (FMSF) von Majak zerstören hätte können, darf man selbige Möglichkeit auch für ein Mülllager auf dem Erdtrabanten nicht ausschließen.

Ich habe definitiv keine Probleme mit Überlegungen zu nuklearen Raumfahrtantrieben. Aber solche umzusetzen, weil sie eben technisch machbar sind, aber gleichzeitig eine kerntechnische Infrastruktur zu erhalten oder zu erweitern, die längst als Bedrohung unseres Lebens auf der Erde insgesamt gelten sollte, entspricht nicht meinen Vorstellungen. Ich habe vor Fukushima immer befürchtet, dass Los Angeles ein großes Beben erleidet, und man auf wundersame Weise feststellen muss, dass in Karstgebieten gebaute Reaktoren "überraschender Weise" Kernschmelzen erleiden können, wenn mechanisch allerlei kaputt ist). Ob es nun Szenarien mit Überflutungen, Stürmen oder Erdbeben sind, in dem, was man der breiten Öffentlichkeit so präsentiert, kommt i.d.R. nie ein AKW vor. Ok, Sandy und Winterstürme an der Ostküste der Vereinigten Staaten haben für Nervosität in einem Teil der Öffentlichkeit geführt ...

Ich bin also definitiv dagegen, sich den Mond als Forschungsstandort zu verhunzen, weil man dort meinte, Atommüll lagern zu müssen. Der Mond wird ja auch nicht durch eine dichte Atmosphäre geschützt, da ist es im Gegensatz zur Erde auch gleich noch mal wahrscheinlicher, das Steinbrocken aus dem All bis zur Oberfläche kommen und dort Zerstörungen anrichten.

Gruß    Pirx
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Schillrich am 15. März 2013, 09:16:26
Der Punkt mit "Verbreitung" aus dem "sicheren Krater" heraus durch Asteroideneinschläge ist gut. Den hatte ich noch gar nicht gesehen. Man würde das ja erstmal als unwahrscheinlich und unrealistisch ansehen. Aber die Zeiträume sind eben nicht klein und nicht menschlich fassbar. So wie sich Wasser(-Bestandteile) über die gesamte Mondoberfläche verteilt haben, kann auch radioaktives Material so langsam den Rest der Oberfläche erreichen.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 15. März 2013, 21:31:06
Zum Thema AMELIK (Atom Müll End Lager In Kratern),

Das eigentliche Problem mit dem Endlager hier unsere Biosphäre und das was man gemeinhin Wetter, also Luftbewegung und all das dazugehörige Wasser nennt.
Auf dem Mond gibt es das definitiv nicht. Bei all den Bedenken die hier geäußert worden sind, wurde vollständig übersehen das es auf der Mondoberfläche auch jetzt schon ziemlich viel gefährliche Strahlung gibt. Es gibt weder einen Strahlungsgürtel noch eine Atmosphäre, die ein Großteil der ironisierenden abhält, auf dem Mond.
Ich denke die Gefahr das ein Brocken in den Krater so reinkracht, das der Müll raus geschleudert wird und dann auf der richtigen Bahn (Vektor) mit der richtigen Geschwindigkeit weg fliegt, ist sicher sehr viel kleiner als das einer der Mitglieder hier einen Sechser mit Superzahl bekommen.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 15. März 2013, 21:42:55
Ich habe noch einen weiteren Beitrag zum Thema heute gefunden:
http://www.heise.de/tr/artikel/Die-naechste-Reaktor-Vision-1823246.html (http://www.heise.de/tr/artikel/Die-naechste-Reaktor-Vision-1823246.html)

weiteres Suchen hat mich zu dem: http://thoriumremix.com/de/2011/ (http://thoriumremix.com/de/2011/)
Beitrag gebracht.

Das Video ist auch sehr interessant, allerdings spricht der Type darin ziemlich flott, was es für mich schwer macht alles mit zu bekommen.

Nach dem Beitrag ist mir so einiges klar geworden, ich vermute mal, das dieses Konzept sich nur deswegen nicht genutzt wird,
weil es der Atomlobby nicht gepasst hat, weil sich mit so einem Reaktortype viel weniger Brennelemente verkaufen ließen.
Besonders interessant fand ich die Aussage das die Atomindustrie mehr Geld mit den Brennelementen verdient als mit dem Reaktor selber.
Mir ist jetzt auch klar woher die Druckerhersteller die Idee mit den billigen Druckern und den teuren Tintenpatronen haben.

Was ich aber noch nicht raus gefunden habe, ist das Leistungsgewicht, weiß dazu jemand was näheres?
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Pirx am 15. März 2013, 22:54:37
Und neu aus dem Portal:

Plutonium 238 für die NASA: Ein Neuanfang

Nach einer Pause von 25 Jahren wurde in den Vereinigten Staaten von Amerika wieder Plutonium 238 erzeugt. Derartiges Material möchte man zur Stromerzeugung in Raumfahrzeugen einsetzen, die weit entfernt von der Sonne ohne Möglichkeit, Solarstrom zu nutzen, operieren.

Seit den 1970er Jahren verwendet die US-amerikanische Luft- und Raumfahrtorganisation (NASA) das Plutonium-Isotop Pu 238 mit einer Halbwertszeit  ...

Weiter dort: http://www.raumfahrer.net/news/raumfahrt/15032013221605.shtml (http://www.raumfahrer.net/news/raumfahrt/15032013221605.shtml)

Gruß   Pirx
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: LOXRP1 am 16. März 2013, 11:13:30
Nun ich unterstelle keinem Forum Teilnehmer Technik geschweige denn Wissenschaftsfeindlichkeit. Im Gegenteil ich schätze viele der Mitglieder hier im Forum nicht zuletzt wegen der hier vertretenen Kompetenz. Sonst würde ich mich wohl kaum an Diskussionen hier beteiligen.

Ich finde dass sowohl Befürworter als auch Skeptiker akzeptieren sollten, dass die jeweils andere Seite auch gute und sachlich fundierte Argumente für ihre jeweilige Position hat.
Wir werden das Thema sicher auch nicht lösen können. Lasst uns darauf einigen, dass wir hier uneinig sind  :)
Da ist was dran aber ich finde wir sollte diese schwierige Thema diskutieren können, davon können wir alle profitieren. So will ich z.B. meine Argumente prüfen und hab nichts dagegen mich vom Gegenteil überzeugen zulassen.


So sehe ich auch ein, dass die Idee auf den Mond Atommüll zu parken Risiken birgt. Im Fall eines Einschlags könnte sich kontaminiertes Material weit ausbreiten, je nach Einschlagenergie und wenn man die geringe Schwerkraft in betracht zieht. Kontaminierter Staub würde den Alltag für eine Außenposten/Kolonie erschweren.

Wie die meisten hier bin ich auch ein Gegner der AKWs, die im Moment im Betrieb sind und würde sie lieber Gestern vom Netz sehen als heute. So ärgern mich auch der Atommüll aber ich sehe die Lösung in der Kernreaktortechnik, welche auch weitere Vorteile mit sich bringt wie z.B. auch die möglichkeiten die Atomspregköpfe sinnvoll zu entsorgen. Allein schon die millionenfache Energiedichte, die als Potential in der Atomkraft sich birgt. Man beachte die Entwicklung von Zivilisationen und wie diese mit der zu verfügung stehenden Energie korreliert. Ich rede hier von Reaktoren der dritten und vierten Generation nciht von dennen die im Betrieb sind.

Hier einige der Kritikpunkte:
Die Liquide Core Reaktoren wie der MSR oder deer LFTR bieten viele Vorteile ohne der meisten Schwächen der existierenden AKWs. Zum LFTR hat Kalkow z.B: schon ein Link presentiert. Hier nur ein paar der Vorteile.
Quellen:
Stand der Technik ist für mich z.B. der russische SVBR-75/100. Ein idioten sicherer Reaktor, der als Reaktion auf Tschernobyl entwickelt wurde um Umfälle durch Fehler von Bediener zu verhindern. Der reaktor wird im Moment zu Ende entwickelt. DIese Jahr kommt der finalle Sicherheitsreport. Man hat bereits 50 Jahre betriebserfahrung aus Testreaktoren z.B. in Ubooten der Alphaklasse und hat daraus gelernnt. Hier ein paar Argumente für den Reaktor.
Quelle:


So das waren nur zwei Beispiele, es gibt noch weitere. Keine Frage Kernkraft ist gefährlich aber die Probleme sind technisch zu lösen. Warum die Brüter bis jetzt kein kommerzialer Erfolg waren, liegt an vielen Faktoren aber mit sicherheit nicht an der technischen Machbarkeit. So führen Russland und China Brüter nun kommerziel ein. Wer sich wirklich ein Bild machen will, dem empfehl cih wirkich sich die Quellen anzuschauen, denn es wird nciht alles im Physikstudium oder Reaktortechnikstudium gelehrt wie zB. der LFTR. Hier noch eine PDF von der Nuclear Energy Research Advisory Committee und dem Generation IV International Forum, die nicht klassischen Reaktor vorstellt.
http://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=description%20of%20candidate%20nonclassical%20reactor%20systems&source=web&cd=2&cad=rja&ved=0CEEQFjAB&url=http%3A%2F%2Fciteseerx.ist.psu.edu%2Fviewdoc%2Fdownload%3Bjsessionid%3D5B24BE3F676EB11F2FF3841BC0E5D1CE%3Fdoi%3D10.1.1.198.8019%26rep%3Drep1%26type%3Dpdf&ei=GDREUcv1IYjxsga0lYGgAw&usg=AFQjCNHMCvLpla-R3LWkR24SVQQw5ZHpqg&bvm=bv.43828540,d.Yms (http://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=description%20of%20candidate%20nonclassical%20reactor%20systems&source=web&cd=2&cad=rja&ved=0CEEQFjAB&url=http%3A%2F%2Fciteseerx.ist.psu.edu%2Fviewdoc%2Fdownload%3Bjsessionid%3D5B24BE3F676EB11F2FF3841BC0E5D1CE%3Fdoi%3D10.1.1.198.8019%26rep%3Drep1%26type%3Dpdf&ei=GDREUcv1IYjxsga0lYGgAw&usg=AFQjCNHMCvLpla-R3LWkR24SVQQw5ZHpqg&bvm=bv.43828540,d.Yms)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: runner02 am 16. März 2013, 21:52:00
Zitat
Keine Frage Kernkraft ist gefährlich aber die Probleme sind technisch zu lösen.

Ich denke, man sollte auch unterscheiden: Nukleartechnik auf der Erde und in der Raumfahrt.

Der RTG in Voyager wird uns keine Probleme mehr bereiten!! Auch Cassini nicht.

Und die Mengen, die in der Raumfahrt anfallen sind sowieso homöopathisch...

Raumfahrt -> Risiken: beherrschbar, aber ferne Missionen wären sonst gar nicht machbar. Ethisch korrekt: ja.
auf der Erde -> Risiken eher doch größer (Erdbeben, etc.), Alternativen immer möglich. Wind, Wasserkraft, Solar.

Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 17. März 2013, 13:59:23
Kernreaktor@Earth:
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Pirx am 17. März 2013, 14:19:24
Kernreaktor@Earth: ....Eines sollte jedem klar sein, wenn das mit dem Flüssigsalzreaktor so funktioniert wie beschrieben, ist es wohl die sicherste, billigste UND beste Methoden den hochradioaktiven Müll loszuwerden die es gibt. ...
Geht das dann auch mit dem Zeug aus den Tanks in Hanford oder dem Inhalt des Karatschi-Sees?

Gruß   Pirx
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 17. März 2013, 15:20:30
@Pirx
Zitat
Geht das dann auch mit dem Zeug aus den Tanks in Hanford oder dem Inhalt des Karatschi-Sees?
Vielleicht schon, aber nicht ohne Wiederaufarbeitung :-(
So wie das wohl jetzt vor liegt, geht das sicherlich nicht.
Ich denke die problematischsten Stoffe sind wohl vor allem die Isotope von schweren Elementen und vermutlich vor allem Plutonium.
Wie man diese Stoffe aus den Lösungen extrahieren kann weiß ich allerdings nicht,
dazu müsste erstmal bekannt sein was da in welcher Konzentration drin ist.
Eines ist aber schon klar, jede technische Lösung auch mit Wiederausarbeitung ist auf Dauer wohl viel
sicherer und wohl auch Kostengünstiger als das Zeugs einfach in Tanks- oder noch viel schlimmer in einem See zu belassen.
Leider sehe ich weder bei den Amerikanern noch bei den Russen den echten Willen das anzupacken.
Die Amis sind ja noch nicht mal fähig ihre Infrastruktur (z.B. Stromversorgung) auf Vordermann zu bringen.
Bei den Russen weiß ich noch weniger Bescheid.
Wo wir hier in DE an manchen Stellen vielleicht über vorsichtig sind, ist es wohl so das in den USA das eher andersherum ist.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Ruhri am 18. März 2013, 08:33:28
Aus gegebenem Anlass erinnere ich also noch einmal an die geplanten Reaktoren der vierten Generation:

Generation IV International Forum (http://de.wikipedia.org/wiki/Generation_IV_International_Forum)

Diese Reaktoren sollen folgende Anforderungen erfüllen (laut obigem Artikel):

NachhaltigkeitWirtschaftlichkeitSicherheit
Hier noch der direkte Link zu GIVF-Homepage (http://www.gen-4.org/)

Die Reaktoren der dritten Generation werden bekanntlich in einigen Ländern bereits geplant oder gebaut:

Europäischer_Druckwasserreaktor (http://de.wikipedia.org/wiki/Europ%C3%A4ischer_Druckwasserreaktor)

Problemlos ist das allerdings nicht (Auswahl):

Kernkraftwerk Olkiluoto (http://de.wikipedia.org/wiki/Kernkraftwerk_Olkiluoto)
Kernkraftwerk Flamanville (http://de.wikipedia.org/wiki/Kernkraftwerk_Flamanville)
Kernkraftwerk Penly (http://de.wikipedia.org/wiki/Kernkraftwerk_Penly)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Pirx am 04. April 2013, 18:08:47
Aus gegebenem Anlass erinnere ich also noch einmal an die geplanten Reaktoren der vierten Generation:

Generation IV International Forum (http://de.wikipedia.org/wiki/Generation_IV_International_Forum)...
Empfehle eine Blick in http://ifg.org/pdf/Nuclear_Roulette_book.pdf (http://ifg.org/pdf/Nuclear_Roulette_book.pdf). Einschätzung von Gen-4-Reaktoren ab Seite 42.

Gruß   Pirx
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: LOXRP1 am 08. April 2013, 19:39:31
Aus gegebenem Anlass erinnere ich also noch einmal an die geplanten Reaktoren der vierten Generation:

Generation IV International Forum (http://de.wikipedia.org/wiki/Generation_IV_International_Forum)...
Empfehle eine Blick in http://ifg.org/pdf/Nuclear_Roulette_book.pdf (http://ifg.org/pdf/Nuclear_Roulette_book.pdf). Einschätzung von Gen-4-Reaktoren ab Seite 42.

Gruß   Pirx

Hi Pirx,

eins Vorweg ich hab nur den Teil gelesen, wo auf die Gen IV Designs eingegangen wird.
Es wird sehr allgemein auf die Reaktortypen eingegangen und macht eher Stimmung, mit Pauschalisierungen.

VHTR(Very High Temperature Reactor)
Hier argumentiert man damit, dass vor 2045 der Reactor nicht Commercial gebaut wird. Was aber kein technischen Argument gegen die Design ist. Warum es zu solchen Prognosen kommt wird garnicht differenziert.

Gas-Cooled Fast Reactor
Nun hier gibt es tatsächlich paar Herausforderungen. Gerade mit den Kühlmitteln sei es Helium, dessen Viskosität mit der Temperatur ansteigt oder CO2, das korrosiv ist.

Lead-Cooled Fast Reactor
Extrem hoher Druck wird als Kritikunkt genannt, ist aber nciht haltbar, weil der Kühlkreislauf mit Blei oder Blei/Bismut bei Atmospherendruck betrieben wird.
Temperatur charaktaristiken und unsichere Wartung wird genannt. Nun das ist zu unspezifisch.
Kontaminierung der Umwelt mit Blei ist auch ein Kritikpunkt.
Die Russen haben solche Reaktoren schon in den 60/70er auf Ubooten im Betrieb gehabt und auch bei Unfällen des ersten Uboots war es relativ einfach Instandsetzungen durch zu führun und dass ohne kontaminierung des Personals. Blei kommt auch nicht weit, weil es bei ca. 320°C fest wird. Man hat aus den insgesammt 80 Jahren Laufzeiterfahrung diese Typs gelernt und die Erkenntnisse fliessen in den SVBR-75/100 ein.

MSR(Molten Salt Reactor)
Es wird aufgeführt, man brauche super haltbare Materialien, das stimmt und die gibt es z.B. Hafnium Legierungen, welche auch in Oak Ridge National Laboratory bei den Forschungsreaktoren verwendet wurde. Es gab auch Korrosion von max. 1 Micrometer pro Jahr. Zu dem gibt es auch Alternative, man hat seit den 70er eine menge neuer Erkentnisse in der Materialforschung gemacht. Selbst Hafnium ist immer noch eine valide Option.
Wenn der MSR zu Streumerzeugung konstruiert wird, besitzt er keine Risiken zu Prolifiration. Erstens ist es ein geschlossener Kreislauf und zweitens ist U232 ein starker Strahler und chemisch nicht von U233 zu trennen, was den Bau einer Bombe vermiesen würde, wenn man denn den Reaktor dafür demontieren würde.
By the way Cesium und Jod sind auch im Flourid gebunden, wo sie chemisch stabil sind, somit kein Problem wie es z.B. bei Fokuschima der Fall war. Denn das Salz kommt auch nicht sehr weit mit seinem Schmelzpunkt von ca. 500 °C.

Der Kritick zum Sodium(Natrium)-Cooled Fast Reactor und dem Super-Critical-Water-Cooled Reactor schliesse ich mich an.

Mit dem Traveling Wave Reactor habe ich mich kaum beschäfftig und passe an dieser Stelle.


Ich finde Ruhri hat schon sehr gute Argumente geliefert, welche nicht wiederlegt wurden. Die Gen IV haben sehr gutes Potential und auch wenn wir sie nicht bauen, so tun es zum Glück wenigstens Andre, mögen sie unseren Müll gleich mit verbrennen. Nicht dass wir weiterhin der Spinnerei nacheifern ein Endlager für Jahrtausende zu finden.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 08. April 2013, 21:23:34
zum letzten Satz vom vorherigen Beitrag:
Zitat
.... Nicht dass wir weiterhin der Spinnerei nacheifern ein Endlager für Jahrtausende zu finden.
Gibt es ja noch die Meldung von heute, dass die Suche nach einem Endlager wohl mehrere Milliarden € (ups €, was ist den das)
kosten wird und ich vermute mal das damit die eigentliche Erschließung und der Betrieb noch nicht mal dabei sind. Noch dazu sollte man nicht vergessen das man das Ding ja eher nicht einfach vergessen kann, also wird das weiterhin viel Geld kosten.

Irgendwie scheint mir das keine wirklich gute Lösung zu sein. Ich denke es wäre besser und vermutlich auch viel billiger das Geld was jetzt für so eine schlechte Lösung verpulvert werden soll, einzusetzen einen Reaktor IV Type schnell zur Serienreife zu bringen. Was da die beste Lösung ist sollte schneller erforscht werden.
Ich denke es würde schon helfen aus den möglichen Konzepten einfach erstmal eine Vorauswahl zu treffen. Da könnten z.B. alle die Konzepte schon mal ausgeschlossen werden, die z.B. eine Gasexplosion leicht ermöglichen wenn der Kühlkreislauf ausfällt.
Hat man dann vielleicht drei Konzepte übrig, wird die weitere Untersuchung bei gleichem Kapitaleinsatz sicher beschleunigt.
Vielleicht kann man bei den übrig gebliebenen Konzepten dann auch schnell in Versuchssysteme übergehen, ich denke es ist vermutlich auch hier das selbe wie beim Unterschied zwischen SpaceX und der NASA, es ist oft schneller bei Versuchen z.B. die Materialeigenschaften zu erforschen, als zu versuchen alles vorab bis ins kleinste durch zu planen und z.B. festzustellen wie beim Hochtemperaturreaktor festzustellen das die Kugeln reihenweise zu Bruch gehen.
Technisch bin ich mir sehr sicher das man auf jeden Fall bessere Lösungen finden kann als ein Endlager für den heutigen hochradioaktiven Atommüll.

Wo ich allerdings die größten Problem sehe, ist die in unserer Gesellschaft weit verbreitete Fundamentalopposition. Bei allem wo auch nur Atom drauf steht, machen diese Leute dicht.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Martin am 27. Juli 2013, 13:10:49
Das britische Nuclear National Laboratory (NNL) hat die ersten Arbeiten an einem RTG Projekt fuer die ESA abgeschlossen. Die bisherige Arbeit im Wert von rund 1.5 Mio Euro in den vergangenen zwei Jahren konzentrierte sich auf der generelle Machbarkeit von Americium RTG's, die technische Abtrennung von Americium von Plutonium sowie die Arbeit an einem Design fuer eine grosstechnische Anlage, welche Americium in der fuer die ESA notwendigen Groessenordnung herstellen kann. Die Technologie wurde an einer kleinen Menge Plutonium aus dem benachbarten Sellafield getestet.

Wie das NNL jetzt bekannt gab, funktionierte der entwickelte Prozess sogar besser als geplant und man koenne dadurch die veranschlagten Kosten senken. Die ESA hat daraufhin das NNL mit weiteren Forschungen beauftragt. Diese sollen in de naechtsen 2 Jahren rund 2,7Mio Euro kosten. Dabei soll der Prozess verfeinert werden, die Americiumausbeute bei der Abtrennung aus Plutonium erhoeht und ein Prozess zur Herstellung von Americium Pellets fuer RTG entwickelt werden.

http://www.world-nuclear-news.org/ON-Positive_results_from_space_battery_work-2607135.html (http://www.world-nuclear-news.org/ON-Positive_results_from_space_battery_work-2607135.html)
http://www.nnl.co.uk/news-media-centre/space-batteries-success (http://www.nnl.co.uk/news-media-centre/space-batteries-success)!.aspx

241Am hat eine HWZ von 432 Jahren, aber nur rund ein Viertel der Energiedichte von 238Pu. Es produziert 114W/kg. Es sendet Alpha und Gammastrahlung aus und braucht im Gegensatz zu 238Pu eine Abschirmung. Es wird u.a. in Rauchmeldern verwendet.

http://www.world-nuclear-news.org/ON-Positive_results_from_space_battery_work-2607135.html (http://www.world-nuclear-news.org/ON-Positive_results_from_space_battery_work-2607135.html)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Major Tom am 27. Juli 2013, 13:52:08
Americium liefert also nur 25% der Leistung von Plutonium. Dazu kommt noch Zusatzgewicht durch mehr Abschirmung. Gleichstarke Americium RTGs wiegen also deutlich mehr als das vierfache von Plutonium RTGs. Das auch noch in der Raumfahrt, wo es auf jedes Gramm ankommt.  :o

Klingt für mich nach völligem Schwachsinn. Was ist der alles entscheidende Vorteil von Americium?
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: websquid am 27. Juli 2013, 13:57:46
Americium hat eine viel höhere Halbwertszeit und verliert daher deutlich weniger an Leistung. Man muss ja zu einem bestimmten Zeitpunkt die Nennleistung der Sonde zur Verfügung stellen können... bei Plutonium hat man dann einen RTG mit höherer Startleistung. Müsste man mal durchkalkuliern, ab welcher Einsatzdauer Americium da besser ist.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Martin am 27. Juli 2013, 14:00:53
Klingt für mich nach völligem Schwachsinn. Was ist der alles entscheidende Vorteil von Americium?

Es hat eine hoehere HWZ, das heisst die Leistung der RTG fallen langsamer ab als mit 238Pu. Und der zweite Vorteil ist einfach, das es in groesseren Mengen zur Verfuegung steht als 238Pu, da man es aus normalen abgebrannten Kernbrennstoff in Wiederaufbereitungsanlagen gewinnen kann. Also 241Am faellt als Abfallstoff in normalen Kernkraftwerken die ganze Zeit an, waehren 238Pu gesondert hergestellt werden muss.
Wenn die NNL Studie also tatsaechlich erfolgreich verlaeuft, koennte das hoehere Gewicht durch geringere Produktionskosten ausgeglichen werden.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Martin am 27. Juli 2013, 15:02:29
Zitat
Müsste man mal durchkalkuliern, ab welcher Einsatzdauer Americium da besser ist.

Ich hab da mal was vorbereitet. Ist natuerlich vereinfacht, bezieht die Zerfallsprodukte usw nicht mit ein.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Major Tom am 27. Juli 2013, 21:15:30
Vier kg Americium überholen laut der Grafik nach 75 Jahren ein kg Plutonium in der elektrischen Leistung. Solche Zeiträume sind bei interplanetaren Missionen irrelevant. Es muß also wohl der günstigere Materialpreis sein. Wikipedia nennt 1500 $/g für Americium 241, wieviel kostet Plutonium 238?

Es wäre interessant, die Ersparnisse in Relation zu den Startkosten zu setzen. Gerade bei Missionen ins äußere Sonnensystem, die RTGs benötigen, sind die heftig hoch.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Collins am 28. Juli 2013, 18:47:09
Vier kg Americium überholen laut der Grafik nach 75 Jahren ein kg Plutonium in der elektrischen Leistung. Solche Zeiträume sind bei interplanetaren Missionen irrelevant. Es muß also wohl der günstigere Materialpreis sein. Wikipedia nennt 1500 $/g für Americium 241, wieviel kostet Plutonium 238?

Es wäre interessant, die Ersparnisse in Relation zu den Startkosten zu setzen. Gerade bei Missionen ins äußere Sonnensystem, die RTGs benötigen, sind die heftig hoch.

Wieso?
Gerade beiden Voager Sonden wäre jetzt noch eine volle Leistung recht interessant.

Mfg Collins
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Schillrich am 28. Juli 2013, 18:48:59
Eben, man sollte nicht vom heutigen Stand zu schnell auf morgen schließen. Neue Technologien eröffnen neue Möglichkeiten ... wer weiß was für eine Mission man dann in 20 Jahren bastelt.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: runner02 am 29. Juli 2013, 10:25:46
Vier kg Americium überholen laut der Grafik nach 75 Jahren ein kg Plutonium in der elektrischen Leistung. Solche Zeiträume sind bei interplanetaren Missionen irrelevant. Es muß also wohl der günstigere Materialpreis sein. Wikipedia nennt 1500 $/g für Americium 241, wieviel kostet Plutonium 238?

Es wäre interessant, die Ersparnisse in Relation zu den Startkosten zu setzen. Gerade bei Missionen ins äußere Sonnensystem, die RTGs benötigen, sind die heftig hoch.

Wieso?
Gerade beiden Voager Sonden wäre jetzt noch eine volle Leistung recht interessant.



Ist nicht auch ein großes Problem, dass die Thermoelemente an Leistung verlieren?

Gut, da wird man nicht viel dran ändern können, außer neue Materialien suchen...

Aber, welche elektrische Schaltung hält >75 Jahre?

Da müsste man auf Mikrochips verzichten, und stattdessen eine Analoge Schaltung verbauen.  Ist dann auch Strahlungsresistent - aber deutlich mehr Gewicht, und sehr aufwändig.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: teHIngo am 30. Juli 2013, 09:38:12
Ich denke wenn aus dem Programm etwas sinnvolles herauskommen sollte, dann müssen auch ASRGs in Betracht gezogen werden. Diese haben circa die vierfache Effizienz eines RTGs, und somit würde ein 241Am ASRG die Leistung eines 238Pu RTGs, wie wir ihn z. B. von MSL kennen, erbringen.

Zum Glück sind ASRGs auch Teil der Studie. Wollen wir mal hoffen dass es in die Richtung gehen wird!

Was mich interessieren würde: werden auch RHUs auf 241Am Basis untersucht? Ist das möglich? Das würde das mögliche Portfolio von z.B. Mondmissionen vergrößern. Somit müsste auch der Lunar Lander nicht krampfhaft die Anforderungen an die Landegenauigkeit hochschrauben.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 31. Juli 2013, 16:46:39
Soweit ich mich erinnere, habe ich da von Millionen $ gelesen das die USA an Russland für Plutionium RTGs zahlt.
Ich vermute mal das man zumindest über 500k$/kg kommt, dann rechnet sich auch die höhere Masse
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: runner02 am 05. August 2013, 09:57:44
Mal ne ganz verrückte Idee,

was ist, wenn man das Plutonium mit Americium "streckt" ? Das wäre zum Einen billiger, und zum anderen hätte man folgenden Verlauf: Eine Spitze an verfügbarer Energie am Anfang, aber einen langsamereren Abfall danach.

Außerdem, wenn man 50:50 streckt, hat man nur die Hälfte an Gamma-Strahlung vom Americium.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 06. August 2013, 00:31:45
Da es vermutlich so ist, das man eh nicht sehr viel an Masse braucht, spielt die nötige Abschirmung keine große Rolle.
Ach ja, das mit der Gammastrahlung wird wohl eh kein großes Problem werden, siehe hierhttp://de.wikipedia.org/wiki/Americium (http://de.wikipedia.org/wiki/Americium)
Am241 ist fast nur ein Alphastrahler. Außerdem ist Pu238 wohl genauso ein Gammastrahler, beide haben Spontanzerfälle.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Martin am 06. August 2013, 05:03:16
Mal ne ganz verrückte Idee,

was ist, wenn man das Plutonium mit Americium "streckt" ? Das wäre zum Einen billiger, und zum anderen hätte man folgenden Verlauf: Eine Spitze an verfügbarer Energie am Anfang, aber einen langsamereren Abfall danach.

Außerdem, wenn man 50:50 streckt, hat man nur die Hälfte an Gamma-Strahlung vom Americium.

Zu teuer. Die hohen Kosten bei der Produktion solcher Isotope sind vor allem durch Fixkosten der Produktion bestimmt. Wenn man also sowohl Am als auch Pu verwende, muss man fuer zwei Produktionsketten bezahlen. Es wird also nicht billiger, sondern teurer.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Ruhri am 06. August 2013, 12:08:05
Da es vermutlich so ist, das man eh nicht sehr viel an Masse braucht, spielt die nötige Abschirmung keine große Rolle.
Ach ja, das mit der Gammastrahlung wird wohl eh kein großes Problem werden, siehe hierhttp://de.wikipedia.org/wiki/Americium (http://de.wikipedia.org/wiki/Americium)
Am241 ist fast nur ein Alphastrahler. Außerdem ist Pu238 wohl genauso ein Gammastrahler, beide haben Spontanzerfälle.

Das wird mir jetzt zu ungenau. Es gibt Alpha- und Beta-Zerfall ebenso wie Spaltung und ein paar exotischere Spielarten, aber meines Wissens nach keinen Gamma-Zerfall. Gammastrahlung tritt also als Begleitstrahlung bei den bekannten Zerfallsarten auf, um entsprechend freiwerdende Energie abzuführen.

Im Fall von 241Am sieht das laut Wikipedia (http://de.wikipedia.org/wiki/Americium) so aus: "241Am gibt nur mit einer Wahrscheinlichkeit von 0,35 % die gesamte Zerfallsenergie mit dem α-Teilchen ab, sondern emittiert meistens noch ein oder mehrere Gammaquanten."

Ebenfalls laut Wikipedia geben die Plutonium-Isotope (http://de.wikipedia.org/wiki/Plutonium) kaum Gammstrahlung ab. Das gilt aber natürlich nicht unbedingt für deren Zerfallsprodukte. Gerade die Spaltprodukte bei der spontanen Spaltung zerfallen bekantlich sehr schnell und geben dadurch hohe Dosen an Strahlung ab, darunter vermutlich Neutronenstrahlung. Fast alles an Strahlung außer Alphastrahlung, die eine Plutoniummasse emittiert, stammt also demzufolge aus der weiteren Zerfallsreihe.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: runner02 am 07. August 2013, 08:02:02
Mal ne ganz verrückte Idee,

was ist, wenn man das Plutonium mit Americium "streckt" ? Das wäre zum Einen billiger, und zum anderen hätte man folgenden Verlauf: Eine Spitze an verfügbarer Energie am Anfang, aber einen langsamereren Abfall danach.

Außerdem, wenn man 50:50 streckt, hat man nur die Hälfte an Gamma-Strahlung vom Americium.

Zu teuer. Die hohen Kosten bei der Produktion solcher Isotope sind vor allem durch Fixkosten der Produktion bestimmt. Wenn man also sowohl Am als auch Pu verwende, muss man fuer zwei Produktionsketten bezahlen. Es wird also nicht billiger, sondern teurer.

Ok, das macht Sinn. Und Plutonium bei den Russen kaufen, während man Americium selbst erzeugt ist vermutlich auch nicht billiger?
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Martin am 07. August 2013, 12:44:41
Ok, das macht Sinn. Und Plutonium bei den Russen kaufen, während man Americium selbst erzeugt ist vermutlich auch nicht billiger?

Das man vorhandenes Pu mit Am streckt, koennte durchaus Sinn machen. Aber hier muesste man die entsprechenden Materialwissenschaftlichen Details kennen, dh ob sich Pu und Am zusammen vertragen (ob man also Pallets aus beiden herstellen kann und man dabei die gewuenschten Anforderungen an Sicherheit, Waermeleitfaehigkeit etc erhaelt). Davon habe ich aber zuwenig Ahnung.

Ob Russland noch 238Pu herstellt bin ich mir gar nicht sicher. Allzuviel Verwendung hat Russland dafuer ja auch nicht. Vielleicht weiss da einer unserer russisch-kundigen Foristen mehr.

Achso: Meine obige Graphik ist falsch, das viel mir jetzt auf. Ich hatte die falsche HWZ fuer 241Am eingesetzt (jene von Am-242m). Die Ausgangzpunkte bleiben gleich, aber sie verlaeuft dann flacher, das heisst mit verstreichender Zeit gewinnt 241Am gegenueber 238Pu schneller. Ich habe aber meine Exceldatei von damals schon geloescht und bin gerade etwas unmotiviert das nochmal zu erstellen.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Martin am 07. August 2013, 12:45:36
Ok, das macht Sinn. Und Plutonium bei den Russen kaufen, während man Americium selbst erzeugt ist vermutlich auch nicht billiger?

Das man vorhandenes Pu mit Am streckt, koennte durchaus Sinn machen. Aber hier muesste man die entsprechenden Materialwissenschaftlichen Details kennen, dh ob sich Pu und Am zusammen vertragen (ob man also Pallets aus beiden herstellen kann und man dabei die gewuenschten Anforderungen an Sicherheit, Waermeleitfaehigkeit etc erhaelt). Davon habe ich aber zuwenig Ahnung.

Ob Russland noch 238Pu herstellt bin ich mir gar nicht sicher. Allzuviel Verwendung hat Russland dafuer ja auch nicht. Vielleicht weiss da einer unserer russisch-kundigen Foristen mehr.

PS: Meine obige Graphik ist falsch, das fiel mir jetzt auf. Ich hatte die falsche HWZ fuer 241Am eingesetzt (jene von Am-242m). Die Ausgangzpunkte bleiben gleich, aber sie verlaeuft dann flacher, das heisst mit verstreichender Zeit gewinnt 241Am gegenueber 238Pu schneller. Ich habe aber meine Exceldatei von damals schon geloescht und bin gerade etwas unmotiviert das nochmal zu erstellen - Muss noch schnell ein Curry kochen.
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Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: websquid am 07. August 2013, 13:29:05
Ob Russland momentan 238Pu produziert weiß ich auch nciht, aber da der Einsatz davon in einigen Jahren ja wieder geplant ist, geh ich mal davon aus, dass die Kapazitäten dafür bestehen und erhalten bleiben. (Als Beispiel ist 2022 (+x ;) ) Laplas-L zu nennen, die definitiv per RTG versorgt werden soll.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 08. August 2013, 12:50:53
Soweit ich das sehe ist Pu238 erheblich teurer und zwar weil es erst erbrütet werden muss:
http://de.wikipedia.org/wiki/Neptunium (http://de.wikipedia.org/wiki/Neptunium)
Abschnitt Verwendung. Am241 ist schon im Abfall von Kernreaktoren vorhanden, da er automatisch erbrütet wird.
Alleine der Punkt das Pu238 zweimal durch die Wiederaufarbeitung laufen muss und das wohl auch andere Prozessschritte erforderlich macht, führt dazu das Pu238 wohl so ca. 150.00$/g kostet (stand irgendwo auf Wikipedia).
Falls das mit dem Betrag wirklich stimmt, wundert mich nichts mehr warum man an Am241 entwickelt, selbst wenn man da mehrere kg mehr benötigt, es das wohl selbst für Deep Space Missionen immer noch billiger.
Aber mir stellt sich dabei eine andere Frage, was passiert den wenn man den Kern mit einem Neutronenreflextor umgibt, müssten da nicht neue isotope erbrütet werden welche die Betriebsdauer weiter verlängern?
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: McFire am 08. August 2013, 18:20:52
Dann müßte man den Neutronenreflektor voll in den Wärmehaushalt des Gesamtgebildes einrechnen sowie seine Reflektoreigenschaften steuern/zeitlich anpassen.

Weiterhin ändert sich der Chemismus innerhalb der Elemente - Das Verhältnis der PU-Keramik mit den sicheren mechanischen Eigenschaften wird gestört. Und damit wird das sorgsam erzeugte Bruchverhalten untergraben.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Martin am 09. August 2013, 06:19:05
Was will man ueberhaupten brueten und womit? Wo sollen die Neutronen herkommen? Die spontane Spaltung liefert dafuer viel viel viel viel zuwenig.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 09. August 2013, 14:14:53
Ob das so ist hängt ja wohl von der Masse, dem Wirkungsquerschnitt und der Sponanzerfallsrate ab?
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Martin am 09. August 2013, 14:50:01
Ob das so ist hängt ja wohl von der Masse, dem Wirkungsquerschnitt und der Sponanzerfallsrate ab?
Eben. Und die Spontanzerfallsrate von 241Am liegt bei 4,3 · 10−10 % der Gesamtzerfaelle. Erst ab Cm mit der Ordnungszahl 96 spielt die SF eine relevante Rolle bei Zerfallsprozessen. 252Cm wird daher auch als Neutronenquelle genutzt, aber um irgendetwas zu erbrueten ist das zu wenig.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Martin am 11. August 2013, 15:24:04
Hallo, ich habe noch ein paar Informationen zu den Isotopen gefunden. 241Am hat eine Spontanspaltungsrate von 240 Spaltungen/ kg sec. Geht man mal von etwa 2 Neutronen je Spaltung aus, sind dies also rund 500 Neutronen je Sekunde und kg, welche erzeugt werden. Das Oak Ridge National Laboratroy berechnete 1998 798USD/g.
 
238Pu hat eine Spontanspaltungsrate von 1.1 x 10^6 Spaltungen je kg und Sekunde. Nimmt man wieder rund 2 Neutronen je Spaltung an, werden also ueber 2 Millionen Neutronen je Sekunde und Kilogramm erzeugt. Wenn ich richtig gerechnet habe, koennte man damit unter der falschen Annahmen das alle Neutronen genutzt wuerden, 0.0000031g eines Isotopes mit der etwaigen Atommasse von 240 erzeugen - in 100 Jahren.

Oder um es andersrum auszudruecken: Wenn man ein Mol eines Stoffes (entspricht in unserem Beispiel plusminus 240g) in 100 Jahren erzeugen will mit einer 100% effizienten Reaktion, braucht man dafuer 1.4 x 10^14 Neutronen pro Sekunde, also rund 100,000,000 mal mehr als 238Pu pro kg erzeugt.

Durch die hohe Alphastrahlung koennte man noch weit mehr Neutronen erzeugen, wenn man entsprechende Elemente hinzufuegt ueber die (alpha,n) Reaktion (Bsp sind Plutonium-Beryllium Neutronenquellen, die es an einigen Physikinstituten von Unis gibt). Aber auch damit kann man keine neuen Elemente in bedeutenden Massstab erzeugen - ausserdem, wer will schon eine starke Neutronenquelle auf eine Rakete setzen?
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Schillrich am 16. November 2013, 09:13:07
Schlechte Nachrichten aus den USA:
http://www.planetary.org/blogs/casey-dreier/2013/20131115-nasa-just-cancelled-its-asrg-program.html (http://www.planetary.org/blogs/casey-dreier/2013/20131115-nasa-just-cancelled-its-asrg-program.html)

NASA stellt die Arbeiten an den Advanced Stirling Radioisotope Generator (ASRG) ein. Ausgehend von einer angemessenen Versorgung an Plutonium 238 und unter den aktuellen Budgetgrenzen gibt man die Beschaffung auf. Die bereits gebaute Hardware soll beim  Glenn Research Center weiter erforscht, getestet, untersucht werden.

Das Problem ist offenbar, dass NASA heute die gesamten Kosten für Erzeugung und Lagerung von Plutonium 238 tragen muss. Mit dem Budget ist es grundsätzlich wichtiger Plutonium 238 zu erzeugen. Daher wurde das darüber hinaus gehende ASRG-Programm gestoppt, um ausreichend Mittel für die Produktion zu haben.

Man produziert jetzt langfristig 1 - 1,5kg pro Jahr. Damit wird es pro Jahrzehnt eine, höchstens zwei Missionen zu den äußeren Planeten geben ...
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Schillrich am 16. November 2013, 09:16:50
Hier gibt es noch ein hübsches Video wie die ASRGs funktionieren / funktioniert hätten:
ASRG Pull-apart Animation (http://www.youtube.com/watch?v=dizf5OanlzY#ws)

Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: runner02 am 16. November 2013, 13:48:58
Zitat
Schlechte Nachrichten aus den USA:
http://www.planetary.org/blogs/casey-dreier/2013/20131115-nasa-just-cancelled-its-asrg-program.html (http://www.planetary.org/blogs/casey-dreier/2013/20131115-nasa-just-cancelled-its-asrg-program.html)

NASA stellt die Arbeiten an den Advanced Stirling Radioisotope Generator (ASRG) ein. Ausgehend von einer angemessenen Versorgung an Plutonium 238 und unter den aktuellen Budgetgrenzen gibt man die Beschaffung auf. Die bereits gebaute Hardware soll beim  Glenn Research Center weiter erforscht, getestet, untersucht werden.

Keine Chance, dass noch jemand helfend eingreift?

Deus ex machina?
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 25. November 2013, 03:09:16
Hier ein interessanter Artikel zum Thema hier:
http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20110009914_2011009270.pdf (http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20110009914_2011009270.pdf)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Schillrich am 17. Januar 2014, 09:15:11
Hier gibt es ein paar Zahlen, was in ASRG investiert wurde und was jetzt passiert:
http://www.spacenews.com/article/civil-space/39124lockheed-shrinking-asrg-team-as-closeout-work-begins (http://www.spacenews.com/article/civil-space/39124lockheed-shrinking-asrg-team-as-closeout-work-begins)

Lockheed Martin reduziert sein ASRG-Team von 140 auf 25. Der Abschluss wird ca. 2 Millionen USD kosten und 10 Angestellte beschäftigen. Die anderen 15 arbeiten 2014 weiter, um einzelne Arbeitspakete für die NASA zu beenden, was einen einstelligen Millionenbetrag USD kosten soll.
NASA hat zuletzt ca. 55 Millionen USD pro Jahr in ASRG fließen lassen. In den nächsten drei Jahren wären um die 170 Millionen USD fällig gewesen, die man jetzt einspart (bzw. in die beginnende Plutoniumproduktion für weitere MMRTG ab 2012 sichert). Seit 2008 haben sich die Kosten auf 272 Millionen USD summiert.
Als Ergebnis bekommt man jetzt ein fertiges Design und ein teilweise fertiggestelltes Qualifikationsmodell. NASAs Glenn Research Center wird die Hardware übernehmen. Dort soll man an der Stirling-Komponente des Systems weiterarbeiten.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Schillrich am 17. Januar 2014, 09:28:07
Derzeit ist Brennstoff für 7 MMRTG verfügbar. 1+1 (spare) sind für den 2020er Marsrover reserviert. Vier Stück werden "für später" vorgehalten. Das Team, das die Europamission Clipper* konzipiert, arbeitet daran deren Bedarf von 5 auf 4 MMRTG zu reduzieren.



*also sind sie da echt noch dran?
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Pirx am 27. April 2014, 22:27:32
Nur bei Ländern wie China und Russland, wo man es mit der Sicherheit nicht so ernst nimmt, ...
Da wäre ich vorsichtig. Auch im Westen wurden Störfälle vertuscht. Und selbst in Deutschland sind die Leute nicht ehrlich.  ....
Was Atomtechnik betrifft, halte ich das auf Deutschland West bezogen für eine absolut zutreffende Aussage. Die seit Jahrzehnten Gültigkeit besitzen dürfte. Nun zurück zum eigentlichen Thema.

Gruß   Pirx
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: tobi am 27. April 2014, 23:35:54
Mein Kommentar war anders gemeint.

Ich meinte, dass die Russen und Chinesen kein Selbstzerstörungssystem haben und daher beim Start deutlich risikoreicher sind. Da kann ruhig mal eine Rakete einen Looping machen (Proton und LM3B) und dann glücklicherweise in die Pampa stürzen (Proton) oder in ein Dorf (China) mit vielen Toten. Wer dieses Risiko eingeht und nicht handelt durch Einführung eines Selbstzerstörungssystems, der ist sicher auch risikobereiter und packt mal einen Klotz hoch angereichertes Uran-235 oder Plutonium in die Rakete, das dann bei einem weiteren Looping die Landschaft radioaktiv kontaminiert.

Durch ein Selbstzerstörungssystem könnte man den Schaden begrenzen, indem man das Kontaminationsgebiet auf den Flugpfad eingrenzen kann. Bei einer unkontrolliert fliegenden Rakete geht das deutlich schwerer.

Der chinesische Looping mit vielen Toten:
Long March 3B Accident (http://www.youtube.com/watch?v=2qVaXFhu7NE#)

Der russische Looping mit zum Glück keinen Toten:
More Videos Of The Russian Proton M Launch Failure And Explosion With Three GLONASS Satellites (http://www.youtube.com/watch?v=ycRVAcZC5R4#ws)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: thecrusader am 28. April 2014, 20:28:25
Mir macht Atomenergie keine Angst. Reaktoren im All würde ich begrüßen. Zumindest wenn sich eine bemannte Reise zum Mars dadurch verkürzt :-)
Aber generell zweifel ich an z.B. der Orion Capsule. Ein echtes Space Shuttle wäre da schön. Ohne Option zum Wiedereintritt. Einfach nur als Shuttle zu Asteroiden und zum Mond. Ansonsten geparkt auf der ISS ;-)
Leider vor erst ein Traum. Den wir fliegen solche Missionen ja nicht alle paar Monate.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: runner02 am 28. April 2014, 22:45:34
Zitat
Mir macht Atomenergie keine Angst. Reaktoren im All würde ich begrüßen. Zumindest wenn sich eine bemannte Reise zum Mars dadurch verkürzt :-)

Da wird dir fast jeder Raumfahrfan beipflichten.

Aber 90% der Bevölkerung nicht, und die bestimmen wo's lang geht...

Wie sieht es mit Thoriumreaktoren (mit Flüssigsalz) aus - die sind doch viel sicherer und effizienter, oder nicht?
Wenn man die bauen könnte, dann könnte man ein Schiff mit Ionentriebwerken ausstatten.


Hier wurde vor kurzem ein neues effizienteres Ionentribwerk genannt... irgendwas mit 4-grid oder so.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: thecrusader am 28. April 2014, 22:51:58
Diese Reaktoren werden in der Tat extrem sicher sein, aber wenn sie anstatt im All zu landen wieder zurück auf die Erde fallen ist es ziemlich egal wie sicher sie sind. Denn das Volk ängstigt sich nicht vor einem Reaktor im All, sondern vor einem der von da herunter fällt :-)

Hier ist ein interessanter TED-Talk zum Thema kleine Reaktoren:

http://www.ted.com/talks/taylor_wilson_my_radical_plan_for_small_nuclear_fission_reactors (http://www.ted.com/talks/taylor_wilson_my_radical_plan_for_small_nuclear_fission_reactors)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: tobi am 28. April 2014, 23:01:17
Ähhh wenn das Spaltmaterial bei einem Absturz nicht freigesetzt werden soll, dann muss es in einem recht dicken Metallbehälter gesichert werden. Das wird ziemlich schwer. Es geht hier ja nicht nur um ein paar kg wie bei einem RTG...
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: thecrusader am 28. April 2014, 23:29:47
Denke ich auch das genau der Start das Problem ist. Egal wie sicher der Reaktor verpackt ist, wenn man ihn ins All schießen will, wird es nicht sicher genug sein. Aber mir wäre es das Risiko wert. Den andererseits pusten wir mittels Kohlekraftwerke sowieso Unmengen an radioaktivem Material in die Luft. Auch einer der Gründe warum ich generell pro Atomkraft bin :-)
http://www.bund-nrw.de/fileadmin/bundgruppen/bcmslvnrw/PDF_Dateien/Themen_und_Projekte/Energie_und_Klima/Kohlekraftwerke/BUNDhintergrund_Radioaktivitaet_aus_Kohlekraftwerken_11_2008.pdf (http://www.bund-nrw.de/fileadmin/bundgruppen/bcmslvnrw/PDF_Dateien/Themen_und_Projekte/Energie_und_Klima/Kohlekraftwerke/BUNDhintergrund_Radioaktivitaet_aus_Kohlekraftwerken_11_2008.pdf)

Und dank der Energiewende wird es immer mehr :-)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Schillrich am 29. April 2014, 06:08:15
Ich habe die nuklearen Beiträge aus dem Fragenthread zum Ionenantrieb hierher verschoben.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: McFire am 29. April 2014, 13:15:34
Machen wir uns doch nichts vor - die Ressentiments gegen Atomkraft kommen nur und ausschließlich durch die menschenfeindliche Anwendung in der Geschichte. Zu diesen menschenfeindlichen Anwendungen zähle ich auch (!) alle Reaktorstörfälle aus Schlamperei, "Einsparungen" bei Sicherheitstechnik und nicht der Umgebung angemessenem Aufbau, letztlich oft aus simplen Maximalprofitgründen.

Aber tut man denn bei Raketen nicht auch das, was bei Atomanwendung ebenso nötig ist?

Einige der verwendeten Treibstoffe dürfen nicht zusammenkommen. Aber man verwendet sie. Also: Zweckmäßiger Aufbau der Rakete. Die Astronauten? Sitzen unvermeidbar dicht am gefährlichen Punkt. Haben aber zumindest einigermaßen brauchbare Rettungsvorkehrungen.

Ich spreche dabei von der Anwendung im Raum, bei Fernflügen. Denn alles was (eines Tages) weiter hinaus geht mit Menschen und ihren immensen "Betriebsmitteln", wird mit Solarzellen + Chemie nicht zu bewältigen sein. Und diese spinnerten Kilometergroßen Arrays, von Robotern moleküldünn gewoben - da vergißt man oft den Weg und die (wie Jura mal zutreffend sagte) die Drehbank davor. Ok, in ferner Zukunft können und sollten wir darauf zurückkommen.

Was das Hochbringen eines Reaktors betrifft - wieso ist das gefährlich? 2 bis 3 Teile im 50 Tonnen Bereich wird man eh haben müssen und natürlich ohne Spaltmaterial. Das kann man doch (verteilt) in einer großen Zahl kleiner gesicherter Behälter tun? Wir werden sowieso bald in Hekatonnen denken müssen, wenns "weiter raus" geht. 

Leider ist es so, daß auf dem Gebiet mehr als anderswo politische Hindernisse im Spiel sind. Deshalb wird die Fernraumfahrt (etwa alles weit über den Mars hinaus) letztlich, wenn überhaupt, noch lange nicht zustande kommen.

Atomterrorismus im/vom Weltall? Nun, solange man Nährböden für Terrorismus züchtet und noch dran verdient, anstatt durch menschenfreundliche Lebensbedungungen zu ersetzen, wird es Terrorismus geben. Ob hier oder "oben" im Weltall ist egal. Terrorismus kann man nicht unterdrücken, sondern nur austrocknen. Man wird aber irgendwann eine größere, nicht mehr so gut zu überblickende Anzahl Menschen im Raum haben, da kann man auch dieses Gebiet nicht einfach verdrängen.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Skamander am 29. April 2014, 17:17:13
Dem schließe ich mich an.
Wenn wir wirklich ernsthaft ins Sonnensystem hinauswollen kommen wir um
nukleare Energiequellen nicht herum.
Um es mal griffig zu postulieren:
1000 Tonnen in Tausend Stunden zum Mars.
Verglichen mit der historischen Entwicklung der Seefahrt wird gegenwärtig nur versucht, Segel und Masten
zu vergrößern und deren Anzahl zu erhöhen.
Nötig sind aber (zunächst) Dampfmaschine und Schaufelrad, dann Dieselmotor und Schiffsschraube,
noch später Strahltriebwerk und Tragflächen.
Und was die Sicherheit betrifft, wenn die Theorien der Entstehung von Erde und Mond stimmen müsste sich auch
auf dem Mond Kernbrennstoff gewinnen lassen.
Den Reaktor kann man ja auf der Erde bauen und unbefüllt zum Mond schaffen.

Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 29. April 2014, 20:16:41
Wenn man das Spaltmaterial gut verpackt, im ein Hitzeschild mit gibt, und dafür sorgt dass das Teil nur über dem Meer runter kommen kann, müsste man es beim Absturz zur aus dem Wasser ziehen, so schwer kann das nicht sein.

Ich denke zwar nicht das man bis zur Marsbahn (aber nur im All) was anderes als Solarkollektoren benötigt, aber darüber hinaus kommt man ohne Atomkraft nicht sehr weit.
Im Prinzip bin ich schon für Atomkraft, vor allem in Anbetracht das unsere Nachbarn viel schlechtere Anlagen betreiben. Allerdings wäre ich dafür das Forschungsprogramm für Type IV-Reaktoren massiv zu intensivieren und bevorzugt Konzepte zu verfolgen die inhärent Sicher snd, z.b. Liquite molton Salt Reactor" kurz LMSR, welche die Möglichkeit haben hochradioaktiven Müll zumindest, mit zu verwenden. Eine Million Jahre Endlagerung ist einfach wahnsinnig.
Allerdings weiß ich nicht wie kompakt so ein Teil werden kann und welche Leistung/kg sich damit erzielen ließen.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Ruhri am 30. April 2014, 00:01:48
Darüber könnte man nachdenken, nur wird da natürlich viel Schindluder getrieben, z.B. mit dem Begriff "inhärent sicher". So soll ja etwa der Thorium-Hochtemperaturreaktor inhärent sicher sein. Das Problem ist nur, dass dem niemals so war. Beide Reaktoren, die in Deutschland gebaut wurden, hatten teils schwerste Probleme, und der Forschungsreaktor in Jülich wurde zwar regulär abgeschaltet, befindet sich seither aber quasi im Zustand eines "verunglückten Reaktors". Für eine dermaßen schwache Anlage (15 MW) ist eine extrem hohe Kontamination aufgetreten, z.B. mit 14C oder 90Sr. Die Legendenbildung des "einzigen in Deutschland entwickelten Reaktortyps", der "serienreif" und "inhärent sicher" gewesen sei, wird leider immer noch betrieben.

Wer "Ja!" sagen will zur Kernenergie mit all ihren Möglichkeiten, muss aber auch absolut ehrlich mit den Risiken umgehen. Sonst macht das alles überhaupt keinen Sinn.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: LOXRP1 am 30. April 2014, 01:21:40
Wer "Ja!" sagen will zur Kernenergie mit all ihren Möglichkeiten, muss aber auch absolut ehrlich mit den Risiken umgehen. Sonst macht das alles überhaupt keinen Sinn.

Da stimme ich dir zu, dies sollte aber auch generell so sein und nicht nur bei Kernenergie. Der THTR ist eine interessantes aber auch unausgereiftes Konstrukt, welches ich persönlich nicht als sicher genug erachte. Es gibt aber auch deutlich sicherer konstruktive Lösungen wie wir wissen z.B. der erwähnte MSR. Einer der Vorteile ist, dass die üblichen verdächtigen wie Cäsium und Jod Isotope in dem flüssigen Salz chem. stabil gebunden sind und im Falle eines Störfalls die Anlage nicht verlassen. Die Diskussion hatten wir, schon vor paar Monaten(2/3 Seiten). :)

Das Problem was ich bei leistungsstarken Reaktor für Raumfahrzeuge im Moment sehe ist, wie man die Entropie loswerden will ohne sich zu viel Gewicht ans Bein zubinden. 
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Pirx am 30. April 2014, 07:48:51
Wenn man das Spaltmaterial gut verpackt, im ein Hitzeschild mit gibt, und dafür sorgt dass das Teil nur über dem Meer runter kommen kann, müsste man es beim Absturz zur aus dem Wasser ziehen, so schwer kann das nicht sein....
Das ist schon gelungen:

Das sind angeblich Plutonium-Behälter nach dem Nimbus-B-1-Fehlstart am Meeresgrund. Das Plutonium soll angeblich bei einer späteren Satellitenmission erneut gestartet worden sein.

Nur wie willst Du gewährleisten, dass das Zeugs 1. über Wasser niedergeht und 2. nicht z.B. im Marianengraben, einem unterseeischen Vulkan oder sonst wie die Bergung erschwerenden oder verhindernden Ort landet?

Gruß    Pirx
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: TWiX am 30. April 2014, 09:55:09
Ich muss an dieser Stelle einmal eine Lanze brechen für die oben erwähnten 90 Prozent der Weltbevölkerung, die gegen Atomkraft sind.
Ich kann diese Menschen voll und ganz verstehen, wenn sie sagen, dass sie keine Kernkraft wollen. Bestes Beispiel an dieser Stelle dürfte das französische AKW Fessenheim sein, das, wie so viele AKWs direkt an der Staatsgrenze steht. Es steht kaum 25 km von der süddeutschen Stadt Freiburg entfernt im tektonisch recht aktiven Oberrheingraben, wofür es eigentlich gar nicht ausgelegt ist. Ferner ist das Kraftwerk mittlerweile in der vierten Dekade seines Betriebs angekommen und gilt als massiv veraltet. Innerhalb des letzten Jahrzehnts ging die Anzahl der Störfälle rapide nach oben. Seitdem wächst länderübergreifend der Protest gegen Atomkraft im allgemeinen und Fessenheim im speziellen. Niemand will eine tickende Zeitbombe vor seiner Haustür.
Für die Raumfahrt wird es wohl, speziell wenn es um das äußere Sonnensystem geht, keine Alternative zur Kernkraft (Fission oder Fusion) geben, allerdings muss es ja dabei nicht so blauäugig zugehen wie es in der Energieversorgerbranche wohl bei der Risikoabschätzung der Fall ist.
Btw: gerade gesehen: Das AKW Fukushima hat ein Beben der Stärke 9 überstanden und wäre wohl sauber heruntergefahren, wenn nicht ein nachfolgender Tsunami den Notstromaggregaten den Rest gegeben hätte. Ergo: man kann durchaus Reaktoren auf massivste Belastungen auslegen, wenn man denn genug Geld in die Hand nimmt. Und man müsste das dann natürlich der Bevölkerung kommunizieren...
Und um abschliesend nochmal was anderes loszuwerden: wäre es denn nicht möglich, das nukleare Brennmaterial mit einer Kapsel wie Sojus oder DragonRider zu starten? Immerhin können diese Kapseln ja (fast) jederzeit einen Startabbruch schaffen und gleichzeitig, durch ihre Dockingfähigkeit, das Material recht einfach im Orbit an einem Reaktor abliefern.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Pirx am 30. April 2014, 09:59:10
.... Btw: gerade gesehen: Das AKW Fukushima hat ein Beben der Stärke 9 überstanden und wäre wohl sauber heruntergefahren, ...
Das darf man nach mittlerweile vorliegenden "Informationen" als Legende oder Propaganda - je nach dem, wer es warum verbreitet - betrachten.

Gruß   Pirx
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Führerschein am 30. April 2014, 10:07:50
Ich muss an dieser Stelle einmal eine Lanze brechen für die oben erwähnten 90 Prozent der Weltbevölkerung, die gegen Atomkraft sind.
.................

Und um abschliesend nochmal was anderes loszuwerden: wäre es denn nicht möglich, das nukleare Brennmaterial mit einer Kapsel wie Sojus oder DragonRider zu starten? Immerhin können diese Kapseln ja (fast) jederzeit einen Startabbruch schaffen und gleichzeitig, durch ihre Dockingfähigkeit, das Material recht einfach im Orbit an einem Reaktor abliefern.

Danke für den ausgewogenen Beitrag.

Ja, so könnte ich mir den Start des Brennmaterials gut vorstellen, vorausgesetzt, daß die Elemente in eine Sojus/Dragon passen.

Ich habe von Reaktoren ja keine Ahnung. Aber nach dem was ich gelesen habe, ist ein Problem, daß bei kleinen Reaktoren für die Raumfahrt hoch angereichertes bombenfähiges Material benötigt wird. Das kann kein Staat aus der Hand geben, da dürften internationale Vereinbarungen über Nichtverbreitung dagegen stehen. Also bliebe da nur staatliche Raumfahrt mit staatlichen Raketen.

Gibt es andere Konzepte, die kompakte Reaktoren ohne hoch angereichertes Material zulassen? Thorium mit externer Neutronenquelle oder irgendwas anderes?
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: TWiX am 30. April 2014, 10:19:27
Hab gerade nochmal hier nachgeschaut: http://www.bfs.de/de/kerntechnik/unfaelle/fukushima/uebersicht.html (http://www.bfs.de/de/kerntechnik/unfaelle/fukushima/uebersicht.html)
Zitat von: http://www.bfs.de/de/kerntechnik/unfaelle/fukushima/uebersicht.html
Im Kernkraftwerk Fukushima Daiichi [...] ging durch das Erdbeben die Anbindung an das öffentliche Stromnetz verloren. Die nukleare Kettenreaktion [...] wurde durch Schnellabschaltung gestoppt. Das gesamte Ausmaß der Erdbebenschäden in den Anlagen konnte unter anderem aufgrund der gefährlichen Höhe der radioaktiven Strahlung bisher noch nicht in vollem Umfang ermittelt werden.
Durch den auf das Erdbeben folgenden Tsunami fielen in den Blöcken 1 bis 4 zusätzlich alle Notstromdieselgeneratoren langfristig aus. [...] In den Blöcken 5 und 6 fielen ebenfalls Notstromdieselgeneratoren aus - bis auf einen. Dieser Notstromdiesel wurde für die Blöcke 5 und 6 dann wechselseitig benutzt, um zumindest schwere Kernschäden zu vermeiden.
Zusätzlich zur Notstromversorgung fiel auch die Nebenkühlwasserversorgung durch Beschädigungen an Pumpen und Schaltanlagen in Folge des Tsunamis aus. [...]
Demnach kann man zwar nicht beurteilen, welche Schäden genau das Erdbeben angerichtet hat, allerdings war es der Tsunami, der der Notstromversorgung den Rest gegeben hat, was dann wegen der fehlenden Kühlung zur Kernschmelze geführt hat
[...]
Gibt es andere Konzepte, die kompakte Reaktoren ohne hoch angereichertes Material zulassen? Thorium mit externer Neutronenquelle oder irgendwas anderes?
Wohl eher nicht. Zumindest, wenn an sich auf konventionelle Konzepte beschränkt. Selbst die deutlich schwereren Reaktoren an Bord von U-Booten und Flugzeugträgern laufen gegenwärtig mit hochangereichertem Uran. Zumindest laut dieser Seite: http://www.alternatewars.com/BBOW/Nuclear/US_Naval_Reactors.htm (http://www.alternatewars.com/BBOW/Nuclear/US_Naval_Reactors.htm), die auf Wikipedia verlinkt war, deren Wahrheitsgehalt ich aber nicht einschätzen kann.
Interessant ist in dem Zusammenhang aber wohl dieses Dokument, das auf dieser Seite verlinkt war: http://www.alternatewars.com/BBOW/Nuclear/Report_on_LEU_Naval_Nuclear_Propulsion.pdf (http://www.alternatewars.com/BBOW/Nuclear/Report_on_LEU_Naval_Nuclear_Propulsion.pdf) (Achtung: wenn ich den Link angeklickt habe, startete sofort der Download, anstatt, dass es in einem neuen Fenster geöffnet wurde)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 30. April 2014, 18:53:29
Eines ist je wohl sicher, das ein wassergekühlter Reaktor bei dem die Kühlung ausfällt, schon deswegen ein Riesenproblem ist, weil in dem ultraheisen Wasser einfach sehr viel Energie drin steckt und diese dann das Wasser komplett verdampfen lässt.

Bei der ganzen Diskussion gegen Kernenergie kotzt mich manches wirklich an.
Zum einen Konzerne die so tun als gäbe es risikolose Kernkraftwerke,
aber noch mehr die Sorte Gutmenschen welche so tun als gibt es Lösungen ohne Gefahren und sei es drum das wir unseren Wohlstand einfach verringern müssten.
Für mich sind sowas Dummschwätzer, die entweder nicht wahrhaben wollen, was dadurch an zusätzliche Not, nicht nur bei uns sondern weltweit, entstehen würden.

Sie ignorieren, das sich fast alle Not, nahezu immer auf zu teurer oder nicht vorhandene Energie zurückführen lässt.
Für mich sind das Gläubige einer Sektenbewegung, mit einem ausgeprägten Opferkult. 
Die eigene Überzeugungen wird geopfert wenn sie nicht zur Doktrin passt und jeder Andersdenkende ist per Definition auf jeden Fall auf dem Holzweg und muss bekehrt oder bekämpft (geopfert) werden.
OK, das ist wirklich Böse, die Leute wollen doch das gute im Menschen?

Nun es gibt einen nur zu wahren Spruch: "Der Weg zur Hölle ist gepflastert mit guten Vorsätzen".
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: TWiX am 30. April 2014, 21:27:27
@Klakow: schalt`mal nen Gang zurück und schau dir die Gemengenlage im Energiesektor nochmal genau an.
Fakt ist, sowohl im Pro-Atom als auch im Anti-Atom Lager gibt es Menschen, deren Meinung das Papier nicht wert ist, auf dem sie gedruckt wird. Denn in einem Punkt haben die Atomkraftgegner recht: wenn man die reinen Gestehungskosten pro KWh von Atomstrom und (z.B.) Energie aus Windkraft gegeneinander aufrechnet, kommt die Windkraft klar günstiger weg. Für Grundlasten ist das natürlich ein Albtraum (mit ein Grund, warum die Energiekonzerne trotz billigen Preisen an der Börse massive Gewinneinbrüche haben) dafür ist dann Atomstrom weit besser, weil zuverlässiger. Allerdings muss das Spaltmaterial, wie fast jeder Energieträger in D importiert werden. Da ist es dann nicht schlecht, wenn man weniger davon einkaufen muss, das spart harte Devisen (Die man dann zudem nicht in die meist politisch fragwürdigen Förderländer von Öl und Gas *hust Saudi-Arabien *hust pumpen muss) und entlastet die Wirtschaft (Der steigende Benzinpreis ist direkt plus indirekt der größte Inflationstreiber). Wenn du mich fragst, ist Atomkraft (zumindest die Fissionsreaktoren, die wir heute haben) nicht wirtschaftlich. Nicht nur wegen der teuren Endlagerung, sondern auch wegen Dingen wie der oft nötigen Subvention von AKW-Bauten. Die übrigens, summa sumarum, die Förderungen der regenerativen Energien in den Schatten stellen, was aber keiner merkt, weil dafür Steuergelder verwendet werden, anstatt es auf den Strompreis umzulegen.
Für raumfahrtgebundene Anwendungen gelten natürlich andere Anforderungen, Problemstellungen und Risiken: hier ist nicht nur die Endlagerung deutlich einfacher (und sicherer obendrein - der Weltraum ist groooß..), es ist auch viel wichtiger, wieviel Energie konstant, und bei minimalem Massebedarf bereitgestellt werden kann. Und es gibt keine Meere, Luft oder Boden, den man kontaminieren könnte, solange der Reaktor oben bleibt. Und um endgültig wieder zum Thema zurückzukommen: kennt sich hier jemand mit dem Massebedarf und der Funktionsweise bzw. dem Aufbau von Reaktoren aus, die mit zweiprozentigem Uran (nur eine Hausnummer...) auskommen und könnte mal darlegen, ob und wie so etwas für weltraumanwendungen aussähe? Allein schon die Vorstellung, für ein Plasmatriebwerk mehrere MW an Energie bereitstellen zu können, das wäre genial...
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: runner02 am 30. April 2014, 21:43:12
Zitat
ch kann diese Menschen voll und ganz verstehen, wenn sie sagen, dass sie keine Kernkraft wollen. Bestes Beispiel an dieser Stelle dürfte das französische AKW Fessenheim sein, das, wie so viele AKWs direkt an der Staatsgrenze steht. Es steht kaum 25 km von der süddeutschen Stadt Freiburg entfernt im tektonisch recht aktiven Oberrheingraben, wofür es eigentlich gar nicht ausgelegt ist. Ferner ist das Kraftwerk mittlerweile in der vierten Dekade seines Betriebs angekommen und gilt als massiv veraltet.


Dann ist an aber nicht gegen Atomkraft, nur gegen solche Schrottreaktoren.
Aber die Leute sehen das immmer Schwarz-Weiß.

Es sollte aber - gerade für die Raumfahrt - "vernünftige Lösungen" geben. Wo beide Seiten gut informiert sind, und Kompromisse eingehen.
Mit Solar zum Mond, Atom zum Mars.
Oder so.


Zitat
Niemand will eine tickende Zeitbombe vor seiner Haustür.
Verständlicherweise.


Zitat
Gibt es andere Konzepte, die kompakte Reaktoren ohne hoch angereichertes Material zulassen? Thorium mit externer Neutronenquelle oder irgendwas anderes?
Das ist ein Gewichtsproblem. Wenn du 5%iges radioaktives Uran als Brennstoff hernimmst, bekommst du nur Energie von den 5% der Atome (95% der Atome sind nicht radioaktiv und somit Ballast). Nimmst du 100% radioaktives Uran, bekommst du mehr Energie heraus bei gleichem Gewicht.



Zitat
Bei der ganzen Diskussion gegen Kernenergie kotzt mich manches wirklich an.
Zum einen Konzerne die so tun als gäbe es risikolose Kernkraftwerke,
aber noch mehr die Sorte Gutmenschen welche so tun als gibt es Lösungen ohne Gefahren und sei es drum das wir unseren Wohlstand einfach verringern müssten.

Genau... Und den Wohlstand veringern - da wird dir kein Mensch mitmachen. Auch wenn der Liter Benzin 2€ kostet, verzichtet keiner auf unnötige Fahrten.

Und um den Bogen wieder auf die Raumfahrt zu spannen - dort gibt es keine Alternative. Wie Elektro- oder Gasautos hier unten, die sich auch keiner leisten will.



Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: McFire am 30. April 2014, 22:30:56
Zitat Klakow
Zitat
Bei der ganzen Diskussion gegen Kernenergie kotzt mich manches wirklich an.
Zum einen Konzerne die so tun als gäbe es risikolose Kernkraftwerke,
aber noch mehr die Sorte Gutmenschen welche so tun als gibt es Lösungen ohne Gefahren und sei es drum das wir unseren Wohlstand einfach verringern müssten.
Ich muß das einfach mal bestätigen. Gutmenschen sind für mich auch ein Grundübel. Weil sie so brauchbar sind. Weil sie so schön auf evtl Wirkungen zeigen und nicht auf die Ursachen. Das wird sich, wenns denn soweit ist und doch noch die ersten Atomanwendungen im All zustande kommen, erst richtig hochkochen.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: thecrusader am 01. Mai 2014, 06:08:02
...

Und hier etwas für Freunde der Raumfahrt:

Kirk Sorensen stumbled across thorium while doing research on how to power a lunar community.
http://www.ted.com/talks/kirk_sorensen_thorium_an_alternative_nuclear_fuel (http://www.ted.com/talks/kirk_sorensen_thorium_an_alternative_nuclear_fuel)

Edit: Hinweise ohne konkreten Raumfahrtbezug herausgekürzt.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Pirx am 01. Mai 2014, 09:18:59
Guten Morgen!

Bitte Kosten-für-KWh-am-Boden-Betrachtungen, Gutmensch-Diskussionen etc. hier zurückfahren. Hier bitte im Raumfahrt-Kontext diskutieren.

Danke, Gruß und schönen Mai-Feiertag

Pirx
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 01. Mai 2014, 11:17:36
@TWiX:
Mir sind die Probleme denke ich weitgehend bekannt, sehr ärgerlich sind neben den Auswirkungen auf unserer Erde, natürlich die Auswirkungen auf die Nutzung der Nuklearenergie im All.
Vermutlich wären wir heute schon auf dem Mars oder weiter draußen, hätten wir kompakte und sichere Reaktoren.
Was für mich immer noch nicht klar ist, ist die maximal erzielbare Leistungsdichte bei Thorium Flüssigsalz Reaktoren.
Wenn das stimmt, das man diese nur alle 30 Jahre befüllen muss, wäre das natürlich super.
Meine Idee ist das man damit dann z.B. ein Marsraumschiff vom LEO über den Strahlungsgürtel mittels Atomar erhitztem Wasserstofftriebwerk bringt und den Weiterflug mittels DS4G Antrieben vornimmt, wegen dem erheblich besseren ISP. Ob die Energie dann atomar oder mittels Solarkollektoren erfolgt, würde ich weitgehend vom Leistungsgewicht abhängig machen.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Jens am 01. Mai 2014, 11:22:52
Hallo Pirx,

ich stimme dir zu.
Wir sollten nicht den Zusammenhang zur Raumfahrt verlieren.

Gruß,
Jens
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: thecrusader am 01. Mai 2014, 20:16:00
Lieber Pirx,
ich kann es schon verstehen das du die Diskussion wieder auf das eigentliche Thema zurück führen willst. Von daher kann ich es zwar auch nachvollziehen das du meine Ausführungen bezüglich der irdischen Nukleartechnik gelöscht hast. Konsequenterweise solltest du dann aber auch so unhaltbare Aussagen wie diese hier entfernen:
wenn man die reinen Gestehungskosten pro KWh von Atomstrom und (z.B.) Energie aus Windkraft gegeneinander aufrechnet, kommt die Windkraft klar günstiger weg.
Das ist zum einen genauso off-topic und zum anderen grundfalsch.
Aber zum Glück bestimmt nicht Deutschland die Atompolitik der Welt. Deswegen denke ich wir werden schon sehr bald Nukleartechnik wieder vermehrt im All sehen. In den USA und auch in China sind die Menschen diesbezüglich besser informiert und nicht halb so ideologisch verblendet wie bei uns.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: McFire am 01. Mai 2014, 21:14:44
Zitat
In den USA und auch in China sind die Menschen diesbezüglich besser informiert und nicht halb so ideologisch verblendet wie bei uns.
Damit ich schön beim Thema bleibe, sage ich dazu mal nix.  ;D
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Hegen am 01. Mai 2014, 21:29:28
In den USA und auch in China sind die Menschen diesbezüglich besser informiert

 ;D @thecrusader Das meinst Du nicht wirklich.

Aber es gibt wirklich viele Probleme zu lösen um nukleare Triebwerke von der Erde und durch den Weltraumschrott auf sichere (transplantare) Bahnen zu bekommen.
Gruß Hegen
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: thecrusader am 01. Mai 2014, 21:50:52
Doch das meine ich in der Tat. Meine positive Sicht auf das Thema kann ich dir sogar mit Artikeln vom BUND (Naturschutz) belegen. Und natürlich hast du recht ob der vielen Probleme diesbezüglich. Zum Glück gibt es aber außerhalb Deutschland offenere und ausgewogenere Diskussionen, in allen Bereichen von Politik und Gesellschaft. Deswegen bin ich fest davon überzeugt das wir über kurz oder lang wieder Reaktoren im All haben werden.
Wobei ich meine Aussage vielleicht etwas relativieren sollte. In China sind es sicher nicht "die Menschen" sondern die Entscheidungsträger. In den USA wird es zu diesem Thema, wenn es aktuell wird, Diskussionen geben. Dort kannst du dann in ein und der selben Zeitung Artikel lesen die das ganze vehement ablehnen und welche die es vehement befürworten. Bei uns gibt es Meinungsvielfalt ja eher selten.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 02. Mai 2014, 02:16:16
....... Bei uns gibt es Meinungsvielfalt ja eher selten.
Moment, wurde das Recht auf freie Meinungsäußerung, nicht gleich im neuen Jahr 2013 mit fast allen Stimmen der großen Koalition und einige von den beiden kleinen Parteien aus dem Grundgesetze gestrichen?
Na gut könnte auch ein andere Bananenrepublik gewesen sein...
Aber egal, die Freie Meinungsäuserung ist jetzt ein Kapitalverbrechen,.... Moment wartet man, ich höre Stimmen an der Haustür, sofort aufma....
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Rücksturz am 02. Mai 2014, 10:56:54
Deswegen bin ich fest davon überzeugt das wir über kurz oder lang wieder Reaktoren im All haben werden.
Nur am Rande sei erwähnt, dass ich persönlich deinen Off-Topic-Meinungen nicht zustimme.

Allerdings finde ich deine Aussage "das wir über kurz oder lang wieder Reaktoren im All haben werden" doch spannend und Raumfahrt-bezogen.
Stimmt das, hatten wir schon Kernreaktoren im All??  ???
Ich weiß natürlich von RTG zur Strom- und Wärmeversorgung, aber ein richtiger Reaktor?
Gibt es dazu eine Quelle?

Grüße Rücksturz
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Martin am 02. Mai 2014, 11:09:09

Ich weiß natürlich von RTG zur Strom- und Wärmeversorgung, aber ein richtiger Reaktor?
Gibt es dazu eine Quelle?


Sowohl die USA als auch die Sowjetunion starteten Kernreaktoren ins All. Die USA den experimentellen SNAP-10A, die Sowjetunion die Satelliten der Topaz Reihe:

http://world-nuclear.org/info/Non-Power-Nuclear-Applications/Transport/Nuclear-Reactors-for-Space/ (http://world-nuclear.org/info/Non-Power-Nuclear-Applications/Transport/Nuclear-Reactors-for-Space/)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Rücksturz am 02. Mai 2014, 12:16:06
Danke Martin,
die Seite gibt einen guten Gesamt-Überblick über das Thema.
Wieder was gelernt!  :)

Grüße Rücksturz
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: thecrusader am 02. Mai 2014, 13:39:12
Auch von mir ein Danke ;-)

Ich kann das jetzt nicht mit Zahlen belegen, aber ich glaube bis zu einer gewissen Menge an Energie ist es immer sinnvoller Photovoltaik zu verwenden, einfach wegen dem Verhältnis der Energieausbeute zur Masse. Aber da gibt es sicher einen Knackpunkt, ab dem man einfach einen Reactor verwendet weil er bei gleicher Masse mehr Leistung verspricht.

@Klakow
Du verwechselst Meinungsfreiheit mit Meinungsvielfalt. 
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 02. Mai 2014, 19:30:40
Na ja, zumindest der SAFE-400 von der USA ist nicht uninteressant, wenn auch die spezifische Leistung mit knapp 0,2kW/kg immer noch nicht berauschend sind.
Die Frage die ich mir dabei stelle wie das bei einem größeren Reaktor aussieht, skaliert das Linear hoch?
 
Allerdings würde so ein Teil viel Sinn, für eine Marsbasis oder Kolonie sein, wegen den 300kW Abwärme.
Ob man bei einer Transportrakete (MCT?) sowas braucht weiß ich aber nicht, da ich keine Ahnung habe wie groß die Wärmeverluste pro Quadratmeter sind.
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Andere Frage:
Kann man Kernreaktoren für Wasserstoffantrieb soweit und so schnell drosseln, das man es längere Zeit für Freiflugphasen abschalten kann und später wieder zu verwenden.
Das wäre z.B. für einen Schlepper der ein Schiff im LEO ankoppelt, relativ zügig auf eine Umlaufbahn über dem Strahlungsgürtel hochbringt,
abkoppelt und zu LEO zurückkehrt und nachdem es neu betankt wurde für den nächsten Einsatz bereitsteht.
Das ist zwar nicht so Treibstoffeffektiv wie ein Ionentriebwerk, beseitigt aber das Problem mit einem langen Aufenthalt  im Strahlungsgürtel.
Weiterhin verkürzt sowas natürlich auch erheblich die Flugzeiten.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 02. Mai 2014, 19:32:46
Auch von mir ein Danke ;-)

Ich kann das jetzt nicht mit Zahlen belegen, aber ich glaube bis zu einer gewissen Menge an Energie ist es immer sinnvoller Photovoltaik zu verwenden, einfach wegen dem Verhältnis der Energieausbeute zur Masse. Aber da gibt es sicher einen Knackpunkt, ab dem man einfach einen Reactor verwendet weil er bei gleicher Masse mehr Leistung verspricht.

@Klakow
Du verwechselst Meinungsfreiheit mit Meinungsvielfalt.
Sorry, bin gerade erst entlassen worden, der Arzt sagt ich hätte noch Glück gehabt...
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Pirx am 02. Mai 2014, 19:41:14
... Die USA den experimentellen SNAP-10A, ...
... im Rahmen einer Mission namens Snapshot. Bilder davon gibt es bei uns da: http://www.raumfahrer.net/forum/smf/index.php?action=media;sa=album;in=127 (http://www.raumfahrer.net/forum/smf/index.php?action=media;sa=album;in=127)

Zitat
.... die Sowjetunion die Satelliten der Topaz Reihe:
Was nicht selten zu Problemen führte wie dort http://www.raumfahrer.net/news/raumfahrt/31012009165135.shtml (http://www.raumfahrer.net/news/raumfahrt/31012009165135.shtml) geschildert. In dem Kontext sei auch auf die hervorragenden Seiten von Sven Grahn verwiesen: http://www.svengrahn.pp.se/trackind/RORSAT/RORSAT.html (http://www.svengrahn.pp.se/trackind/RORSAT/RORSAT.html) .

Gruß   Pirx
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: thecrusader am 18. Mai 2014, 21:21:39
Habe gerade einen Ted-Talk gesehen zum Thema Fussion. Da gibt es eine kleine Firma die sich der Sache annimmt und es sieht, für mich als Laien, vielversprechend aus:

http://www.ted.com/talks/michel_laberge_how_synchronized_hammer_strikes_could_generate_nuclear_fusion (http://www.ted.com/talks/michel_laberge_how_synchronized_hammer_strikes_could_generate_nuclear_fusion)

http://www.raumfahrer.net/forum/yabbfiles/Attachments/up039860.jpg (http://www.raumfahrer.net/forum/yabbfiles/Attachments/up039860.jpg)

Wer kein Englisch versteht, kann die Bildersuche von Google bemühen: "General Fusion"

Sehr interessanter Ted-Talk. Demnächst sicher auch mit deutschen Untertitel.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Martin am 26. Juli 2014, 13:59:32
Das britische Nuclear National Laboratory treibt seine Forschung an Americium241 fuer die ESA voran. In 2 Jahren sollen die ersten Pellets hergestellt werden. 241Am kommt wie 238Pu als Waermequelle fuer Satelliten und Sonden sowie fuer RTG's in Frage. 241Am ist 238Pu zwar als Energiequelle unterlegen da es nur etwa 1/4 der Waerme produziert, ist aber in der Herstellung deutlich billiger als 238Pu. 241Am kann chemisch aus Reaktorplutonium abgetrennt werden, in welches es durch den Zerfall von 241Pu entsteht, waehrend man fuer 238Pu eine eigene, aufwendige nukleare Produktionskette bentoetig, wie weiter vorn in diesem Thread beschrieben.

Laut Keith Stephenson von der ESA koennte eine Anlage fuer die Herstellung von 10kg 241 Am fuer einige 10er Mio Euro zu haben sein, waehrend man mit einigen 100 Mio fuer 238Pu rechnen muss. Man braucht etwa 250kg ziviles Plutonium, um 10kg Americium zu gewinnen. Waffenplutonium ist nicht geeignet, da es zuwenig 241Pu enthaelt.

Tim Tinsley von NNL sagt, das ein 241 Am RTG (im Artikelt RPS genannt) innerhalb einier Dekade fliegen koennte, wenn es den politischen Willen und damit die Finanzierung gaebe.

http://www.world-nuclear-news.org/F-Cosmic-recycling-2107141.html (http://www.world-nuclear-news.org/F-Cosmic-recycling-2107141.html) 
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Jura am 27. Juli 2014, 12:18:58
Dem schließe ich mich an.
Wenn wir wirklich ernsthaft ins Sonnensystem hinauswollen kommen wir um
nukleare Energiequellen nicht herum.

Ich bin der Meinung, das wir auf Nukleartechnik für die Raumfahrt verzichten können.
Sie ist zu teuer und schwer.


Nein, schon bei der Verwendung von Festkern Triebwerken bei bemannten Marsflügen haben wir einen ökonomischen Nutzen von mehreren Milliarden $ pro Mission. Anders gesagt, wir reduzieren deutlich die notwendigen SLS Starts, jedoch nicht die Reisezeit.  Auf dem Bild der Vergeich der zukünftigen Triebwerke zu RL10B-2.

(http://www.raumfahrer.net/forum/yabbfiles/Attachments/up027097.JPG)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Schillrich am 27. Juli 2014, 13:21:24
Hallo zusammen,

ich habe den Thread wieder mal gekürzt ... um es klar zu sagen: freie Spekulationen jenseits von (anerkannter oder absehbarer) Technik und Physik  fliegen einfach raus.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Jura am 14. Januar 2015, 19:46:26

Weißt einer, ob diese Planungen zur bemannten Marsmission noch aktuell sind oder schon lange verworfen sind?
Siehe hier: http://www.bild.de/news/ausland/mond/der-mond-bekommt-ein-hinterzimmer-26391382.bild.html (http://www.bild.de/news/ausland/mond/der-mond-bekommt-ein-hinterzimmer-26391382.bild.html)


So, zu meiner Frage am 29.12.2014. Weißt wirklich keiner von euch die Antwort?  ???
Schöne Grüße

Im Gegenteil, auch die Augustine-Kommission sieht die bemannte Marslandung als das endgültige Ziel der Exploration des inneren Sonnensystems an. Die Kommision betonte auch, das solche Projekte erfordern fortschrittliche Antriebe für den Transport im Weltall. Schon seit Jahren wird daran gearbeitet, darunter an nuklearen Triebwerken für Marsflüge. Der erste technologische Tesflug ist für 2022 vorgesehen. Aus einen Bericht über die NTREES Versuchsanlage:

Zitat
The NTREES facility is designed to test fuel elements and materials in hot flowing hydrogen, reaching pressures up to 1,000 pounds per square inch and temperatures of nearly 5,000 degrees Fahrenheit -- conditions that simulate space-based nuclear propulsion systems to provide baseline data critical to the research team.
"This is vital testing, helping us reduce risks and costs associated with advanced propulsion technologies and ensuring excellent performance and results as we progress toward further system development and testing," said Mike Houts, project manager for nuclear systems at Marshall.

"The information we gain using this test facility will permit engineers to design rugged, efficient fuel elements and nuclear propulsion systems," said NASA researcher Bill Emrich, who manages the NTREES facility at Marshall. "It's our hope that it will enable us to develop a reliable, cost-effective nuclear rocket engine in the not-too-distant future."


Die Arbeit ist nicht einfach, auch an anderen Antrieben wird bei NASA gearbeitet, denn mit einer Dampflokomotive zum Mars möchte keiner Reisen. Auch in Russland sind nukleare Systeme vorgesehen. Die Entwicklungen brauchen aber seine Zeit und Eile ist dabei nicht geboten.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Pirx am 14. Januar 2015, 20:05:30
Das Problem ist wohl noch das gleiche wie anno dunnemals: Wie verhindere ich nachhaltig, dass sich Reaktorinventar ("nuklearer Brennstoff") peu à peu im Wasserstoffstrahl aus der Düse des Triebwerks verkrümelt. Ich persönlich halte diese Frage für bis dato ungelöst.

Zur NTREES Versuchsanlage gibt es z.b. dort etwas: http://www.gizmag.com/nasa-nuclear-cryogenic-propulsion/25772/ (http://www.gizmag.com/nasa-nuclear-cryogenic-propulsion/25772/)

Gruß   Pirx
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Duc-Lo am 14. Januar 2015, 20:35:55
@Jura,Pirx,
Erstmal, Danke für eue Antworten. Das ist das erste Mal das ich von NTREES gehört habe. Aber das sind doch nur Konzepte die gerade entwickelt werden, oder?  Denn das wäre schon gut für die Raumfahrt, wenn man mit Nuklear Antrieben zum Mars fliegt. Das verkürzt die Flugzeit.  ;)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Jura am 14. Januar 2015, 21:47:54
@Jura,Pirx,
Erstmal, Danke für eue Antworten. Das ist das erste Mal das ich von NTREES gehört habe. Aber das sind doch nur Konzepte die gerade entwickelt werden, oder?  Denn das wäre schon gut für die Raumfahrt, wenn man mit Nuklear Antrieben zum Mars fliegt. Das verkürzt die Flugzeit.  ;)

Nukleare Festkernantriebe verkürzen kaum die Reisezeit zum Mars, aber senken die Kosten erheblich. 
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 14. Januar 2015, 21:58:39
Wie so den das, wenn ich damit mit der gleichen Treibstoffmasse kommen würde, müsste ich doch mehr als die doppelte Geschwindigkeit erreichen können, würde da nicht etwas schnellere Bahnen machbar sein?
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Jura am 14. Januar 2015, 22:06:20
Wie so den das, wenn ich damit mit der gleichen Treibstoffmasse kommen würde, müsste ich doch mehr als die doppelte Geschwindigkeit erreichen können, würde da nicht etwas schnellere Bahnen machbar sein?

Im Prinzip ja!
Es geht aber um ein Marsflug, mit chemischen Triebwerken brauchen wir eine Startmasse von etwa 1500 -1800 Tonnen in LEO. Mit nuklearen senken wir um die Hälfe als auch die Startzahl der Trägerraketen.   
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: McFire am 14. Januar 2015, 23:06:06
Für Neulinge hier bzw. Schüler, die sich Kenntnisse erlesen wollen, sollte erwähnt sein bzw. immer wieder mal in den jew. Texten zu sehen sein, daß nicht geplant ist, von der Erde mit Nuklearantrieb zu starten. Sondern daß der Nukleareinsatz "draußen" Vorteile beim Gesamtkonzept einschließlich Start bringt.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 15. Januar 2015, 07:09:43
...
Im Prinzip ja!
Es geht aber um ein Marsflug, mit chemischen Triebwerken brauchen wir eine Startmasse von etwa 1500 -1800 Tonnen in LEO. Mit nuklearen senken wir um die Hälfe als auch die Startzahl der Trägerraketen.
@tomtom
Frage an dich und ein Bitte:
- Frage: kommt dein "tomtom" von einer Katzenfigur aus einem Zeichentrickfilm?
- Bitte: Da die Beträge hier wirklich nicht zum Thema passen bitte verschieben, wenn möglich mit Hinweis hier damit vor allem Jura meine Frage noch findet die ich jetzt stelle. Danke!

@Jura:
Falls du oder jemand anderes von so einem Festkerntriebwerk etwas Ahnung haben:
1) Wie oft kann man den bei so einem Triebwerk die Tanks nachtanken.
2) Kann man das nur mit schwer lagerbarem LH2 betreiben, oder geht das auch mit LCH4 und wenn wie hoch wäre der ISP und wird der Kohlenstoff dadurch Radioaktiv.
3) Da ich annehme das nach dem ersten Einsatz, ähnlich wie bei Kernbrennstäben einiges an Radionaktiven Material erbrütet, bzw. durcht Kernspalltung entsteht, gibt es ja ein ähnliches Problem mit der Restzerfalswärme wie in Kernreaktoren, die Frage ist wie man sowas in den Griff bekommen kann.
4) In welchen Größenordnungen müste so ein Reaktor sein, damit das überhaupt einen Sinn ergibt? Ich erinnere mich das zumindest genug Kernbrennstoff da sein muss, um die kritische Masse zu erreichen.
5) Wie groß ist das Verhältnis von der Masse so eines Reaktors im Verhältniss zur Masse des Antriebsgases das hiermit hocherhitzt werden kann.

Anwendungen würde ich vor allem da sehen wo man Menschen aus LEO auf eine sehr hohe Transferbahn bringt, z.B. 300x350.000km, damit sie danach direkt auf ein Habiatschiff überwechseln das sie dann mit SEP weiter beschleunigt.
Sowas geht dann, wenn die Solarträger mindestens 2kW/kg erbringen können.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Jura am 15. Januar 2015, 10:29:06
Das Problem ist wohl noch das gleiche wie anno dunnemals: Wie verhindere ich nachhaltig, dass sich Reaktorinventar ("nuklearer Brennstoff") peu à peu im Wasserstoffstrahl aus der Düse des Triebwerks verkrümelt. Ich persönlich halte diese Frage für bis dato ungelöst.

Gruß   Pirx


Bei den nuklearen Triebwerken werde es keine besondere Strahlenbelastung für die Kosmonauten geben, so die Wissenschaftler aus Los Alamos auf einer Konfrenz.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Pirx am 15. Januar 2015, 11:40:26
Das Problem ist wohl noch das gleiche wie anno dunnemals: Wie verhindere ich nachhaltig, dass sich Reaktorinventar ("nuklearer Brennstoff") peu à peu im Wasserstoffstrahl aus der Düse des Triebwerks verkrümelt. Ich persönlich halte diese Frage für bis dato ungelöst.

Gruß   Pirx
Bei den nuklearen Triebwerken werde es keine besondere Strahlenbelastung für die Kosmonauten geben, ....
Was auch immer das heißt.

So ein Triebwerk könnte bestrahlten Brennstoff partikelweise aushusten, der auf der gleichen Bahn wie das Schiff weiterfliegt. Bei der nächsten EVA pappt sich das Zeugs auf einen Raumanzug, der dann über die Luftschleuse ins Schiff gelangt. Sicher auszuschließen?

Gruß    Pirx
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Jura am 15. Januar 2015, 11:55:14
@ Klakow

Ein nuklearer Triebwerk der 25000 Pound-force Klasse, notwendig für Marsflüge, ist mit einer Startmasse von 4,5 Tonnen recht kompakt und hat etwa 120 kg Uranium-235. Auch Wiederverwendbare sind möglich, haben aber einen Impuls von nur 850s, die anderen bis etwa 950-1000s. Triebwerk für technologische Erprobung werde einen Schub von 2,5 Tonnen haben, danach kommen für Marsflüge. Info von einer Technologie Konferenz in Houston 2012, auch mit umfangreichen Daten der Triebwerke.

Die Entwicklung von Thermonuklearen Triebwerken, wird auch daran gearbeitet, ist aber auch mit neuen Ansätzen nicht so einfach. Ja, die Beherschung der Plasma ist schon eine gigantische Herausforderung. Auch die Stromversorung auf dem Mond und Mars werde durch kleine nukleare Batterien erfolgen, dazu gibt es keine Alternativen.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Jura am 15. Januar 2015, 12:03:42
@ Pirx

Das ist nicht ganz so, wir haben doch einen Sonnenwind und mögliche Partikel bleiben nicht auf der Bahn der nächsten Mission und EVA wird es kaum geben. Ja, die Amerikaner sind sehr progressiv, die Deutschen immer skeptisch, zumindest ist das meine Erfahrung von vielen Gesprächen.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Führerschein am 15. Januar 2015, 12:13:31
Der ausgestoßene Triebwerksstrahl wird keine Rolle spielen. Höchstens im Bereich LEO müßte man darauf achten, daß andere Satelliten und Raumschiffe weit genug weg sind.

Wenn es Strahlungsprobleme gibt, dann im Raumschiff selbst. Strahlung vom Reaktor muß gegen die Wohnquartiere abgeschirmt sein.

Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: McFire am 15. Januar 2015, 12:25:56
Mal lese ich hier , daß es ja "da draußen" riesenhaft Platz gibt und der Raum unbegrenzt aufnahmefähig. Dann wieder , daß sich was ansammeln könnte. Also ich kann mir auch nicht vorstellen, daß da eine definierbare "Bahn" von Partikeln hinter einem Raumschiff entsteht. Da gibts , wie hier schon gesagt wurde, den Sonnenwind , dazu diverse andere "ZerstreuungsEffekte".
Ein bissel aufpassen wird man vlt auf das elektrische Umfeld des Raumschiffs und die Langzeitstrahlung der Struktur selbst. Und nicht bei der Abschirmung sparen....
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Pirx am 15. Januar 2015, 13:02:32
Mal lese ich hier , daß es ja "da draußen" riesenhaft Platz gibt und der Raum unbegrenzt aufnahmefähig. ...
Schlagwort Dispersion. Wir haben es mit einer Verteilung /"Entsorgung" in Flüssen, Ozeanen, der Atmosphäre "versucht". Alles nicht so toll. Früher als die Lösung verkauft. Imho sollte man den selben Fehler nicht schon wieder machen. Ich halte das All als Müllhalde für ungeeignet. In jeder Beziehung.

Im Kontext mit nuklearer Raumfahrt sollte man imho übrigens nicht außer acht lassen, welche Folgen sie für die Erde ganz konkret hat, z.B. im Kontext mit der Herstellung der erforderlichen Brennelemente. Ich bin sicher nicht technikfeindlich, und ich habe auch nicht pauschal etwas gegen Atomtechnik. Es wäre allerdings sinnvoll, wenn man sich auf diesem Planten endlich gemeinsam darum kümmert, sie End-to-End, also von der Rohstoffgewinnung bis zur Abfalllagerung, so in den Griff zu bekommen, dass dabei sicher keine Menschen zu Schaden kommen.

Bei allerlei Endzeitszenarien, ob in Fiction oder "seriöser" Dokumentation, kommen übrigens fast nie zerstörte oder sich selbst überlassene Atomanlagen vor. Warum?

Gruß   Pirx
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Ruhri am 15. Januar 2015, 13:15:44
Selektive Wahrnehmung vielleicht?  ::)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Pirx am 15. Januar 2015, 13:46:59
.pdfs zu NTREES:
http://www.lpi.usra.edu/meetings/nets2012/pdf/3050.pdf (http://www.lpi.usra.edu/meetings/nets2012/pdf/3050.pdf)
http://www.lpi.usra.edu/meetings/nets2012/pdf/3093.pdf (http://www.lpi.usra.edu/meetings/nets2012/pdf/3093.pdf)
http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20080015668.pdf (http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20080015668.pdf)

Gruß   Pirx
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 15. Januar 2015, 13:55:08
... Ich halte das All als Müllhalde für ungeeignet. In jeder Beziehung.
Sorry das siehst du komplett falsch, alles was sich auf der Erde befindet, ist in einem ziemlich tiefen Schwerkrafttrichter, der ist so tief das es gewaltiger Anstrengung bedarf etwas daraus zu entfernen.
Hierzu wird verdammt viel Gehirnschmaltz verbraucht,
man bekommt nicht viel von der Startmasse auch nur ins LEO und hin und wieder fliegt einem die Vorichtung dazu um die Ohren.

Alles was mal im All gelandet ist (LEO) und das dann noch mit einer hohen Geschwindigkeit hinten raus gejagt wird, verschwindet sehr sicher für immer in der großen Leere. Bei Gasen geht das vermutzlich sogar ganz ohne menschlichem Einfluß, das macht der Sonnenwind alleine.

Zitat
Im Kontext mit nuklearer Raumfahrt sollte man imho übrigens nicht außer acht lassen, welche Folgen sie für die Erde ganz konkret hat, z.B. im Kontext mit der Herstellung der erforderlichen Brennelemente. Ich bin sicher nicht technikfeindlich, und ich habe auch nicht pauschal etwas gegen Atomtechnik. Es wäre allerdings sinnvoll, wenn man sich auf diesem Planten endlich gemeinsam darum kümmert,...

Wenn meinst du den mit gemeinsam? Es gibt kein gemeinsam, vergisse es, falls du mal ausserhalb von der EU unterwegs bist und die Augen aufmachst begreifst du das vielleicht, bei uns jammert man wegen den Plastiktüten die bei uns verbraucht werden und im Meer laden, dabei ist es bei uns so das vermutlich nur ein ganz winziger Anteil im Meer landet und das nach dazu bei einem viel kleinerem Tütenverbrauch.
Das was du sagst ist für mich eine Art persöhnlicher Umweltvolkore und hat ausserhalb von den hochzivilisiert Ländern kaum einen bezug zur Reallität.
Zitat
Bei allerlei Endzeitszenarien, ob in Fiction oder "seriöser" Dokumentation, kommen übrigens fast nie zerstörte oder sich selbst überlassene Atomanlagen vor. Warum?
Da ist natürlich schon was dran, aber die Atomkraft ist vor allem deswegen ein Problem, weil man bis heute vor allem die Reaktoren gebaut hat, die eigendlich auf militärischen Entwicklungen aufgebaut haben.
Ich hätte selbst mit einem PU-Rekator kein Problem wäre der erstmal im All, solange er nicht im Schrottgürtel um die Erde unterwegs ist. Für Hochtemperaturreaktoren auf Thoriumbasis auch dann nicht.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Pirx am 15. Januar 2015, 14:10:21
...
Alles was mal im All gelandet ist (LEO) und das dann noch mit einer hohen Geschwindigkeit hinten raus gejagt wird, verschwindet sehr sicher für immer in der großen Leere. ...
Würd´ ich pauschal so nicht behaupten. Ein vermeintlicher Asteroid beispielsweise hat sich schließlich als S-IVB herausgestellt.

Gruß   Pirx
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Pirx am 15. Januar 2015, 14:52:15
..
2) Kann man das nur mit schwer lagerbarem LH2 betreiben, oder geht das auch mit LCH4 und wenn wie hoch wäre der ISP ...
Man könnte.

ISP und Ausströmgeschwindigkeit sind deutlich niedriger. Bei 2.500 Grad Celsius nennt Robert C. O’Brien in "RADIOISOTOPE AND NUCLEAR TECHNOLOGIES FOR SPACE EXPLORATION" von 2010

einen ISP von 933 und eine Ausströmgeschwindigkeit von 4946 m/s bei flüssigem Wasserstoff

sowie

einen ISP von 337 und eine Ausströmgeschwindigkeit von 1789 m/s bei Methan.

Gruß    Pirx
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Pirx am 15. Januar 2015, 15:17:13
...
3) Da ich annehme das nach dem ersten Einsatz, ähnlich wie bei Kernbrennstäben einiges an Radionaktiven Material erbrütet, bzw. durcht Kernspalltung entsteht, gibt es ja ein ähnliches Problem mit der Restzerfalswärme wie in Kernreaktoren, die Frage ist wie man sowas in den Griff bekommen kann....
Solange das Reaktorinnere ungekühlt von Zerstörung bedroht ist, Nachkühlung unter Verwendung von Stützmasse, also eben z.B. Wasserstoff.

Gruß   Pirx
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Pirx am 15. Januar 2015, 15:44:30
...
4) In welchen Größenordnungen müste so ein Reaktor sein, damit das überhaupt einen Sinn ergibt? Ich erinnere mich das zumindest genug Kernbrennstoff da sein muss, um die kritische Masse zu erreichen....
Unterschiedlich abhängig z.B. vom Anreicherungsgrad des "Brennstoffs". Für ein System mit Uran 235 und Wasserstoff in einem Triebwerk namens Small Nuclear Rocket Engine (SNRE), ISP 875 für Einmaleinsatz, 860 bei Kfg. für Mehrfachstart, wurden für das tatsächlich aktive Kernmaterial die kritischen Massen bestimmt. Bei Anreicherung auf 93 Prozent wurde eine kritische Masse von 431 Kilogramm berechnet, bei 70 Prozent kam man schon auf 985 Kilogramm, bei 10 Prozent wären es über 9 Tonnen.

http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20090004441.pdf (http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20090004441.pdf) nennt für´s SNRE folgende Massenabschätzung: Fuel Elements and Hardware: 522,8 kg, Total 2.550 kg.

Gruß   Pirx
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: MHN am 15. Januar 2015, 16:06:40
Im Kontext mit nuklearer Raumfahrt sollte man imho übrigens nicht außer acht lassen, welche Folgen sie für die Erde ganz konkret hat, z.B. im Kontext mit der Herstellung der erforderlichen Brennelemente. Ich bin sicher nicht technikfeindlich, und ich habe auch nicht pauschal etwas gegen Atomtechnik. Es wäre allerdings sinnvoll, wenn man sich auf diesem Planten endlich gemeinsam darum kümmert, sie End-to-End, also von der Rohstoffgewinnung bis zur Abfalllagerung, so in den Griff zu bekommen, dass dabei sicher keine Menschen zu Schaden kommen.

Könnte man eigentlich nicht zum Mars gelangen, in dem man die Energieversorung durch Solarzellen und den Antrieb durch elektrische Antriebe hochskalieren würde?
Dann bräuchte man außer Nahrung und Wasser nur noch irgendeine kleine Menge Stützmasse, also irgendein Gas, z.b. Stickstoff für den elektrischen Antrieb, da dessen spezifischer Impuls sowieso viel höher ist als der von chemischen Raketen.
Wenn man so ein Raumschiff so auslegt, dass es nur zwischen den jeweiligen Orbits um die beiden Planeten pendelt und mit den Antrieben auch abgebremst wird, dann könnte man so ein Gefährt sicherlich auch mehrmals benutzen, was die Gesamtkosten pro Marsflug senken würde und man müsste nur die Stützmasse für die elektrischen Antriebe und das was halt die Crew sonst noch so braucht ersetzen.
Die Landung müsste dann mit einem anderen Raumschiff erfolgen, dass mitgeschleppt wird und auf rein chemischen Antrieben basiert.

Von den Kosten wäre es eventuell teurer, wenn man annimmt, dass mehrere Quadratkilometer Solarzellenflächen benötigt werden um mehrere oder hochskalierte elektrische Antriebe mit genug Energie zu versorgen, aber wenn man damit 30 Marsflüge machen könnte, da wiederverwendbar, dann wäre es im Endeeffekt sicher günstiger als die Kosten für die gesamte Startmasse von 30 vergleichbaren Marsflügen auf Basis rein chemischer Antriebe.
Die Frage ist, wäre dies technisch machbar oder setzt die Energieversorgung mit Solarzellen dem Vorhaben irgendwelche physikalischen Grenzen?
Um die Problematik eines langen Fluges zu umgehen könnte man in einer 2. Fallbetrachtung auch mal von der Option ausgehen, dass die elektrischen Antriebe und die Energieversorgung so ausgelegt sein müsste, dass der Flug auch in < 8 Wochen zu schaffen sein sollte.
Was meint ihr, wäre dies machbar?

Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Führerschein am 15. Januar 2015, 16:35:49
Machbar ist es.

Es gibt aber Dinge, die man beachten muß. Ein großes Problem sind die Van Allen Strahlungsgürtel um die Erde. Bei der niedrigen Beschleunigung ist man ewig da drin und die Besatzung wird gebraten, da hilft dann auch eine machbare Abschirmung nicht mehr. Chemisch da raus geht nicht. Die Beschleunigung würden die Solarpaneele nicht vertragen. Außerdem wird in dem Bereich ein großer Teil der gesamten benötigten Beschleunigung gebraucht und für den Rest lohnt sich elektrisch kaum noch.

Also ab LEO nur Fracht, die Astronauten müßten chemisch hinterhergeschickt werden. Deshalb finde ich das vor kurzem besprochene NASA Konzept durchaus sinnvoll. Ein Großteil der Masse wird per SEP bis zur Mondbahn/ zu einem L-Punkt geschickt. Damit ist schon ein sehr großer Teil der benötigten Gesamtbeschleunigung per SEP erbracht. Die Besatzung fliegt chemisch hinterher und ab da chemisch zum Mars. Der SEP-Antrieb kann dann relativ schnell zum LEO zurück und die nächste Fracht hochhieven.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Jura am 15. Januar 2015, 17:09:02
@ MHN

Zitat
Die Frage ist, wäre dies technisch machbar oder setzt die Energieversorgung mit Solarzellen dem Vorhaben irgendwelche physikalischen Grenzen?
Um die Problematik eines langen Fluges zu umgehen könnte man in einer 2. Fallbetrachtung auch mal von der Option ausgehen, dass die elektrischen Antriebe und die Energieversorgung so ausgelegt sein müsste, dass der Flug auch in < 8 Wochen zu schaffen sein sollte

Ob wir zum Mars in 5 oder 3 Monaten oder in nur 25-35 Tage fliegen, hängt doch alles von der Energie. Für Flüge von 30 Tagen brauchen wir:

- Bimodulare Antriebe oder
- 200/300 MW mindestens für unsere Plasmatriebwerke

Mit Solarzellen recht ungeeignet, schwerfällig, lange Beschleunigungsphasen bis 90 Tage, keine Möglichkeit von dynamischen Operationen. Nur, bei der ganzen Betrachtung die meisten vergessen, das für ein Mars Aufenthalt brauchen wir eine entsprechende Nutzlast und hier zeigen die Berechnungen die Schwäche solcher Antriebe. Das TEM-25MW ist mit seiner Nutzlast auch beschränkt aber Kostensparend und hat nur eine Startmasse von 480 Tonnen auf der LEO.

(https://www.raumfahrer.net/forum/yabbfiles/Attachments/up060621.jpg)

Auf dem Bild ein Konzept von RKK Energija aus dem Jahr 2000 mit gigantischen Solarzellen.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: MHN am 16. Januar 2015, 16:19:04
Machbar ist es.

Es gibt aber Dinge, die man beachten muß. Ein großes Problem sind die Van Allen Strahlungsgürtel um die Erde. Bei der niedrigen Beschleunigung ist man ewig da drin

Nunja, die Beschleunigung ist ja direkt abhängig von der Leistung der elektrischen Antriebe, wenn man die hochskaliert, dann ist auch wesentlich mehr Schub drin.
Jura hat das also richtig erkannt, in der GW Leistungsklasse habe ich mir das auch vorgestellt. Ich sagte ja, mehrere Quadratkilometer Solarzellen und nicht nur ein paar Quadratmeter.

Bezüglich dem Van Allen Gürtel sehe ich das so, dass der leider nicht die einzige Gefahr ist, schließlich gibt's auch noch Sonnen-Eruptionen als weitere Gefahrenquelle, weswegen ich hier eher an eine ordentliche Abschirmung der Wohnmodule denke.
Das man all das in dieser Größenskala nicht für ein paar wenige hunderte Tonnen bekommt ist klar, aber wenn man dieses Raumschiff öfters über mehrere Jahrzehnte für viele Flüge benutzt, dann klingt das auch nicht mehr so teuer, wenn die Gesamtmasse z.B. 3000-5000 t beträgt.
Da ist eher die Frage, wie viel Stützmasse muss man hier immer ersetzen, um diese 3000-5000 t mit elektrischen Antrieben sinnvoll, wie hier angedacht, zu beschleunigen.

Ein Raumschiff mit einem Nuklearreaktor der anstatt eines nuklearen Antriebs elektrische Antriebe einsetzt hat ein vergleichbares Masseproblem, denn dessen Abwärme muss man ja auch irgendwie kühlen und wenn der Kühlkreislauf geschlossen ist, dann hat man auch hier nur die recht schwache Wärmestrahlung als Lösung übrig.
Bei einem nuklearen Antrieb wäre das etwas anders, da könnte auch die Stützmasse die Wärme abtransportieren.
Bei beiden aber sehe ich die Gefahr, dass das Raumschiff im Worst Case Fall beim Rückflug aus irgendeinen Grund vom Kurs abkommt und z.B. auf Kollisionskurs mit der Erde gerät und das will sicherlich niemand.


Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: GlassMoon am 16. Januar 2015, 17:14:49
..
2) Kann man das nur mit schwer lagerbarem LH2 betreiben, oder geht das auch mit LCH4 und wenn wie hoch wäre der ISP ...
Man könnte.

ISP und Ausströmgeschwindigkeit sind deutlich niedriger. Bei 2.500 Grad Celsius nennt Robert C. O’Brien in "RADIOISOTOPE AND NUCLEAR TECHNOLOGIES FOR SPACE EXPLORATION" von 2010

einen ISP von 933 und eine Ausströmgeschwindigkeit von 4946 m/s bei flüssigem Wasserstoff

sowie

einen ISP von 337 und eine Ausströmgeschwindigkeit von 1789 m/s bei Methan.

Gruß    Pirx

Darf ich fragen wo du die Werte her hast? In den drei verlinkten PDFs find ich nix dazu.
Isp und Ausströmgeschwindigkeit sind doch eigentlich zahlenmäßig gleich. (bzw. Isp*g falls man die amerikanische Angabe in Sekunden nimmt)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Jura am 16. Januar 2015, 17:49:45
Daten für zukünftige nukleare Triebwerke

Zitat
All four engine options meet the 111.2 kN (25,000-lbf) thrust goal. The axial growth version
operating with a maximum fuel temperature constrained to 3010 K delivers 111.6 kN of thrust with an Isp
of 941 seconds at an engine thrust-to-weight of 3.50. The radial growth version operating with a
maximum fuel temperature constrained to 2930 K produces 111.6 kN of thrust with an Isp of 913 seconds
at an engine thrust-to-weight of 3.60.


Daten für 111,2 kN,    eine Variante.

Reactor (kg) - 1901
Pressure Vessel (kg) - 149
Nozzle (kg) - 151
Turbomachinery & Piping (kg) - 85
Gimbal (kg)- 43
Uran 235 - etwa 60 kg
Engine Total (kg) - 2328

Aus einer umfagreichen Publikation mit allen möglichen Varianten.
Quelle: U.S. Department of Energy National Laboratory
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Jura am 16. Januar 2015, 18:00:36
Der Vergleich zu RD-0410

Ja, der Unterschied ist schon gewaltig zu den neuen USA Triebwerken.

Startmasse - 2000 kg
Schub nur 35,2 KN
Impuls - 910s (8927 m/s)


http://www.kbkha.ru/?cat=11&p=8&prod=66 (http://www.kbkha.ru/?cat=11&p=8&prod=66)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 16. Januar 2015, 20:34:59
@ Klakow

Ein nuklearer Triebwerk der 25000 Pound-force Klasse, notwendig für Marsflüge, ist mit einer Startmasse von 4,5 Tonnen recht kompakt und hat etwa 120 kg Uranium-235. Auch Wiederverwendbare sind möglich, haben aber einen Impuls von nur 850s, die anderen bis etwa 950-1000s. Triebwerk für technologische Erprobung werde einen Schub von 2,5 Tonnen haben, danach kommen für Marsflüge. Info von einer Technologie Konferenz in Houston 2012, auch mit umfangreichen Daten der Triebwerke.

Die Entwicklung von Thermonuklearen Triebwerken, wird auch daran gearbeitet, ist aber auch mit neuen Ansätzen nicht so einfach. Ja, die Beherschung der Plasma ist schon eine gigantische Herausforderung. Auch die Stromversorung auf dem Mond und Mars werde durch kleine nukleare Batterien erfolgen, dazu gibt es keine Alternativen.
Ich sehe nicht das ein nicht wiederverwendbares System wirklich Sinn macht, das ist einfach zu teuer dafür hat niemand wirklich das Geld.
Für ein wiederverwendbares System aber schon und zwar als Schlepper zwische LEO und vielleicht einer sehr eliptischen Bahn mit 300x300.000km. Damit könnte man Personen die mit einer zukünftigen BFR ins ALL auf eine 300km-400km hohen LEO Bahn zu einer Umsteigestation gebracht werden, dann in eine sehr leichtes Transfermodul umsteigen lassen, das dann ein Atomschlepper auf die hocheliptische Bahn beschleunigt. Ein sich auf der gleichen Bahn befindliches Habitmodul mit SEP Antrieb würde die Personen übernehmen und herausbeschleunigen.
Oder man bringt das Transfermodul durch Atomschlepper auf eine Kreisbahn, was vermutlich nut noch ca. 500m/s mehr sind und bringt da die Leute ins Habitmodul. Das Xenongas oder vielleicht auch Argon, kann man auch per Lastenschlepper mit SEP vom LEO aus hochbringen.
Vorteil des ganzen:
Optimale Technik vom Boden in den Orbit (BFR).
Optimal hohe Nutzlast durch niedrige Umlaufbahn.
LH2 Kommt günstig in den Orbit per Lasten BFR (direkt als Tank zum Andocken an Atomschlepper
LH2 muss nicht zu lange kühl bleiben wenn beide kurz hintereinander im All ankommen, wenn doch ein Dock für den Treistoff im Orbit bei der selben Station bauen wo man den gesammten Tank in eine thermisch isolierten Hangar hineinschiebt.
LH2 wird schnell verbraucht, eine übernahme der Reisenden kann sofort nach Bescheunigung auf hocheliptischer Bahn erfolgen. Schlepper kann, schnell abkoppeln damit der Wasserstoff flüssig bleibt.
Passagiere sind bei optimaler Abstimmung weit unter einem Tag bis zur ersten Station unterwegs, darin kann schon simmulierte Schwerkraft vorhanden sein (ruhephase)
Schnelle Beschleunigung auf hocheliptische Bahn, deswegen nur kurze Zeit im Strahlungsgürtel.
Falls auf 300000km auf einer Kreisbahn eine Umsteigern der Passagiere erfolgt, kann dort eine Raumstation mit Schwerkraft und hohem Strahlenschutz plaziert werden. Dies erhöht erheblich die Sicherheit und lässt Raum um Übergänge (Umsteigevorgänge) Zeitlich besser auseinander abstimmen zu können.
Danach mit relativ viel Masse ablegen und per SEP weiter Richtung Mars.
Vorteile:
Günstig und schnell von der Erde->Raumstation LEO->LEO ->Fluchtorbit->Raumstation (auf 300Mm)
relativ langsam auf Fluchtbahn zum Mars aber mit hoher Masse und hohem Strahlenschutz und relativ viel Komfort.
Alle Teile wiederverwendbar.   
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Pirx am 16. Januar 2015, 21:12:02
..
2) Kann man das nur mit schwer lagerbarem LH2 betreiben, oder geht das auch mit LCH4 und wenn wie hoch wäre der ISP ...
Man könnte.

ISP und Ausströmgeschwindigkeit sind deutlich niedriger. Bei 2.500 Grad Celsius nennt Robert C. O’Brien in "RADIOISOTOPE AND NUCLEAR TECHNOLOGIES FOR SPACE EXPLORATION" von 2010

einen ISP von 933 und eine Ausströmgeschwindigkeit von 4946 m/s bei flüssigem Wasserstoff

sowie

einen ISP von 337 und eine Ausströmgeschwindigkeit von 1789 m/s bei Methan.

Gruß    Pirx

Darf ich fragen wo du die Werte her hast? In den drei verlinkten PDFs find ich nix dazu.
Isp und Ausströmgeschwindigkeit sind doch eigentlich zahlenmäßig gleich. (bzw. Isp*g falls man die amerikanische Angabe in Sekunden nimmt)
Guten Abend! Hab die Quelle doch angegeben. Findet sich lt. Google z.B. dort: https://lra.le.ac.uk/handle/2381/9228 .

--

Kann man den Thread nicht in einen zu nuklearen Antriebskonzepten integrieren?

NTREES ist KEIN Antrieb sondern eine Brennelement-Testanlage ...

Gruß   Pirx
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Jura am 16. Januar 2015, 22:07:27
@ Klakow

Ein zukünftiger wiederverwendbarer TEM-25MW kann eine Lebensdauer von 10-15 Jahren haben. Auch nukleare Triebwerke können wiederverwendbar sein. Wir sind erst zu Beginn der Entwicklungen der MPD oder IPD Triebwerken. In 50-100 Jahren wird die Situation anders aussehen wenn ev. Antriebssysteme mit 150-200 MW (150 Tonnen Startmasse) und einen Schub um die 500 kg auftauchen.

Die Problematik interplanetarer Flüge ist weitaus grösser als hier beschrieben. Habe schon gelesen das sogar Flüge zu den Sternen mit chemischen Antrieben möglich wäre. Naja, ein Märchen bleibt auch nur ein Märchen.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Jura am 16. Januar 2015, 22:14:46
@ Pirx

Zitat
Pirx
Kann man den Thread nicht in einen zu nuklearen Antriebskonzepten integrieren?

NTREES ist KEIN Antrieb sondern eine Brennelement-Testanlage

Ja, ich habe nichts dagegen, habe den Thread auch nicht aufgemacht.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 17. Januar 2015, 08:14:40
@Jura:
mit einem Schub von 35kN bekommt man doch wohl bei einem Transferschiff mit 35000kg jede Sekunde einen Geschwindigkeitszuwachs von 1m/s. Ich denke wenn der Antrieb 5t hätte der Treibstoff 17t und 18t Nutzlast und ein ISP von 8500m/s würde man auf eine hohe Kreibahn kommen. Man benötigt keine 150MW Antriebe. Selbst mir 10kN ist man immer noch schnell genug auf Geschwindigkeit um die Graviationsverluste klein zu halten.
Von einem Nuklearantrieb von dortaus an halte ich nicht viel. SEP kann leichter entwickelt werden und ist mindestens noch den Faktor fünf effektiver, was gerade für den Rückflug zur Erde und anschliessende Wiederverwendung sehr viel besser ist. Ausserdem werden zukünftige Verbesserungen bei Solarmodulen automatisch zu schnelleren Reisen oder höherer Nutzlast führen, sowas ist Nuklear unmöglich weil man den ISP einfach durch Grenzen der Materialien nicht viel höher treiben kann.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Jura am 17. Januar 2015, 10:44:31
@ Klakow

Raumfahrtingenieure haben dazu grundsätzlich andere Meinung als die Forenschreiber, wir müssen dabei den ganzen Flug mit einer erforderlichen und Notwendigen x Nutzlast betrachten und berechnen unter Einbeziehung aller erdenklicher Aspekte. Ich habe schon gepostet, mit einen Bimodularen Triebwerk können wir den Mars in 30 Tagen erreichen. Darüber wurde auf einen Kongress in Moskau schon 2011 gesprochen.

Fakt, ohne die Kernenergie ist die weitere Eroberung und Besiedlung des Weltraumes nicht möglich. Wir brauchen schon auf den Mondbasen stationäre kleine Atomanlagen für Stromerzeugung als auch für SEP und Festkernantriebe. 

In der weiteren Zukunft mit neuartigen Antrieben z.B. mit einen Quantentriebwerk (wird geforscht), können wir ev. den Mars in 3-5 Tagen erreichen. Dazu ein Zitat aus einer russischen Publikation zu Leonow Triebwerk

Zitat
Максимальная скорость космического аппарата с квантовым двигателем может достигать 1000 км/с против 18 км/с у ракеты. Но главное, имея длительный импульс тяги, аппарат с КД может двигаться с ускорением. Так, полет до Марса на космическом корабле нового поколения с квантовым двигателем в режиме ускорения ±1g составит всего 42 часа, причем с полной компенсацией невесомости, до Луны – 3,6 часа.
Наступает новая эра в космических технологиях
 
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Jens am 17. Januar 2015, 11:24:42
Hallo Jura,

was ist ein Quantentriebwerk?

Gruß,
Jens
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 17. Januar 2015, 13:28:36
@ Klakow

Raumfahrtingenieure haben dazu grundsätzlich andere Meinung als die Forenschreiber, wir müssen dabei den ganzen Flug mit einer erforderlichen und Notwendigen x Nutzlast betrachten und berechnen unter Einbeziehung aller erdenklicher Aspekte. Ich habe schon gepostet, mit einen Bimodularen Triebwerk können wir den Mars in 30 Tagen erreichen. Darüber wurde auf einen Kongress in Moskau schon 2011 gesprochen.

Fakt, ohne die Kernenergie ist die weitere Eroberung und Besiedlung des Weltraumes nicht möglich. Wir brauchen schon auf den Mondbasen stationäre kleine Atomanlagen für Stromerzeugung als auch für SEP und Festkernantriebe. 

In der weiteren Zukunft mit neuartigen Antrieben z.B. mit einen Quantentriebwerk (wird geforscht), können wir ev. den Mars in 3-5 Tagen erreichen. Dazu ein Zitat aus einer russischen Publikation zu Leonow Triebwerk
Tut mir leid, mein Russisch ist dicht bei NULL.

Ich gebe dir beim Mond und alle Zielen recht, die weiter von der Sonne als der Mars weg sind, oder wie beim Mond eine gebundene Rotation haben.
Für alle anderen Ziele aber auf keinen Fall, solange es nicht gelingt Konzepte zu reallisieren die nicht nur wenige % des Kernbrennstoffes nutzen, sondern über 95% (Stichwort LMSR mit Thoriumbrennstoff).
Die Kernfusion sehe ich leider noch nicht wirklich kommen.
Solarsysteme sind heute eigendlich schon sehr billig, in kristalliner Form liefern Sie locker über 20 Jahre Strom, sind Wartungsarm, Redundant wenn man sie richtig verschaltet und es gibt damit keinerlei Gefahren.
Es ist zwar nicht sehr effektiv (>=50%), aber man kann deren Energie in einem modifizierten Fischer-Tropsch Verfahren nutzen um aus CO2 und Wasser,  viele verschiedene syntetische Öle herzustellen und dabei auch Sauerstoff herzustellen. Damit ha man sowohl einen lagerfähige Energieträger, wie auch den nötigen Sauerstoff.

Falls das mit einem Quantentriebwerk wirklich funktioniert (ich hoffe das sehr), stehen wir eh vor einer Revolution unserer gesamten Welt. Das wird dann sicher nicht beim Mars enden, es würde mich dann nicht wundern, wenn wir damit noch dieses Jahrhundert uns auf den Weg zu den nächsten Sternen machen.
In dem Fall wird natürlich eine andere Energiequelle als die Strahlung von der Sonne benötigt.
Mich würde es dann aber nicht wundern, wenn beim ersten Flug sowas ähnliches wie beim ersten Kontakt aus Star Trek passieren würde. Neben dem ganzen Kaos in der Welt, gibt es heute Entwicklungen die zumindest für eines Sorgen, eine Nachrichentenreiche Zeit.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Schillrich am 17. Januar 2015, 13:31:08
Den Thread zu "NTREES" mit dem allg. Thread zur Nukleartechnik zusammengeführt.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: proton01 am 17. Januar 2015, 14:53:34
@ Klakow

Raumfahrtingenieure haben dazu grundsätzlich andere Meinung als die Forenschreiber, wir müssen dabei den ganzen Flug mit einer erforderlichen und Notwendigen x Nutzlast betrachten und berechnen unter Einbeziehung aller erdenklicher Aspekte.

Hallo Jura,
wenn Du Klakow anscheinend zu den Forenschreibern zählst (erstens kenne ich ihn nicht, und zweitens sind wir alle Forenschreiber), inwieweit bist Du dann Raumfahrtingenieur ?  Studium, Berufserfahrung, oder was?
Ich denke daß allgemein Raumfahrtingenieure vielem von dem was hier geschrieben zustimmen können.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Jura am 17. Januar 2015, 18:20:57
War auch nicht persönlich gemeint, war in Plural.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Jura am 17. Januar 2015, 19:48:12
Nachteile von elektrischen Antrieben

Bei nüchternen Betrachtung habe alle System ihre Vor- als auch Nachteile, der Autraggeber muss letztendlich entscheiden. Zu TEM Analysen bei Mondtransporten und der ökonomischen Vorteile habe ich berichtet. Möchte nur gaz kurz auch auf die Nachteile von elektrischen Antrieben verweisen. Fakt:

1 - Elekrische Antriebe brauchen hoher Stromverbrauch bei kleinem Schub.
2 - Sehr hohe Gravitationverluste, geht auf Treibstoffverbrauch.
3 - Keine Möglichkeit von dynamischen Operationen um einen Objekt auszuweichen.
4 - Um nur 1m/s zu beschleunigen muss ein Triebwerk mit 0,2 N Schub etwa 130-135 Minuten arbeiten.
5 - Im Schatten der Planeten wo kein Licht fällt, gibt es auch keine Energie.

6 - Bei Versorgung der Monbasen erfogt der Flug in der Nähe der Hill-Sphäre. Flugdauer etwa 5-6 Monate, bedingt durch die ballistischen Eigenschaften mit niedriger v, wird der Raumschlepper nicht in die Mondumlaufbahn einschwenken.

7 - Knackpunkt hier ist der Schub, bedingt durch den Zusammenhang von v + Strom + Schub

8 - Wenn wir die Formel  c = w * 2L / S umsetzen (Leistung = Ausströmgeschwindigkeit*Schub/2* Wirkungsgrad), so brauchen wir für einen Schub von 1 N für 30000 m/s und einen Wirkungsgrad von 70% einen Stromverbrauch von über 21000 W.

9 - Wenn wir den Schub erhöhen so müssen wir die Leistung auch erhöhen, auch hier sind Grenzen die wir mathematisch berechnen können, ansonsten wird der Antrieb zu schwer für seine Aufgaben. 

10-Je nach Art der Antriebe haben wir auch hier enorme Materialbeanspruchung für die lange Brenndauer, hohe Ströme und der Funktionsdauer von 10-15 Jahren. Wir brauchen redundante Systeme für den hohen Stromverbrauch bei einer Marsreise.

Die Fertigstellung der russischen TEM wäre ein absolutes Novum in der Raumfahrt, aber auch hier sind physikalische Grenzen als auch technische und technologische Probleme (habe kurz berichtet). 

11-Aus den Berechnungen geht auch hervor, das eine hohe Geschwindigkeit mit einen hohen Schub nicht vereinbar ist.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Jura am 17. Januar 2015, 20:02:12
Zitat
Klakow

Falls das mit einem Quantentriebwerk wirklich funktioniert (ich hoffe das sehr), stehen wir eh vor einer Revolution unserer gesamten Welt
 

Ja, das kann ich nur zustimmen. Für mich aber in den nächsten 70-100 Jahren kaum machbar (wenn überhaupt). Auch Fakt, seit der V2 haben wir keine grosse Umwälzungen im Triebwerksbau für Trägerrakten mit seinen niedrigen ISP erlebt. Etwas mehr Hoffnug bringen ev. die Detonationstriebwerke, werden zur Zeit bei NPO Energomasch entwickelt, sind sehr klein, kompakt und billig. Der ISP bei Kerosin könnte 450- 500s beim Start betragen.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 17. Januar 2015, 23:00:30
@Jura:
Hallo Jura, ich bin zwar "nur" Dipl. Ing. der Nachrichtentechnik, aber ein Kind der Apollozeit. Ich habe zumindest Apollo 8 als Neunjähriger Live gesehen. Das ich überhaupt studiert habe, liegt an Apollo.
Ich war und bin immer raumfahrbegestert gewesen.

Zu dem was du über elektrische Antriebe schreibst.
Alles was du darüber schreibst ist mir bekannt, allerdings gibt es hierzu zwei wichtige Dinge klarzustellen, die im zusammenhang stehen.
Ob diese Antriebe viel Leistung benötigen ist nicht relevant, ausschlaggebend ist hier vor allem die Massespezifische Leistung von Solarsystemen in kg/kW und das geht heute schon runter bis zu 4,5kg/kW und das bei einem System was für 3G ausgelegt ist.
Bei den eigendlichen Antrieben sehe ich mindestens ein System, DS4G, dass das Zeug hat hier zum Systemchanger zu werden, damit sollen bis zu 2,5N mit einem gerade mal 20cm durchmessendem Antrieb möglich sein.
Das System ist wie es aussieht sehr gut skallierbar. Ich halte es für machbar damit Systeme aus Solarflügeln und Antrieben herzustellen mit denen sich bei ca. 12t Masse einen Schub von über 1kN bei 50km/s ISP machbar ist.
Selbst die Gravitationsverluste sind damit nicht mehr so bedeutend. 
Da die Antriebe selber sehr leicht sind, könnte man die Kernkomponenten durchaus öfter austauschen.
Die Elektrik selber stellt heute kein Problem mehr dar, selbst Leistungen im Megawatbereich sind sehr leicht beherschbar, das ist alles stand der Technik.
Wie schon gesagt, für optimal würde ich einen Transport vom LEO  in eine hohe Umlaufbahn mit einem Feststoffkernreaktor ansehen, wenn auch nur für den Personentransport.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Führerschein am 17. Januar 2015, 23:44:02
Dipl. Ing. der Nachrichtentechnik

Da sind wir ja schon zwei. :D

Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Jura am 18. Januar 2015, 09:53:33
Zitat
Klakow

Ob diese Antriebe viel Leistung benötigen ist nicht relevant, ausschlaggebend ist hier vor allem die Massespezifische Leistung von Solarsystemen in kg/kW und das geht heute schon runter bis zu 4,5kg/kW und das bei einem System was für 3G ausgelegt ist

Zunächst, bei allen Respekt, die Leistung unter Einbeziehung des Missionsprofil und der Nutzlast ist ausschlaggebend. Ein Transport von 300 Tonnen und 15MW ist mit DS4G zum Mars nicht möglich.

Auch mit VASIMR und 12-15MW sind nur bescheidene FLüge mit kleiner Nutzlast möglich, dabei dauert die Beschleunigung um die Erde 30 Tage, danach zum Mars noch 90 Tage ohne Abbremsung. Erst nach weiteren 130 Tagen kommt er auf die Marsumlaufbahn. Ja, wie berichtet, ist der Flugverlauf anders als mit chemischen Triebwerken (Der Flugverlauf wird an die Niedrige v optimiert).

Somit ist die Flugzeit mit chemischen Antrieben vergleichbar. Rekord hält aber Mariner 7, brauchte genau 131 Tage zum Mars. Für 30 Tage Flug sind mindestens 200/300 MW (etwa 1kg/KW) notwendig oder andere technologische Lösungen. Optimal wäre hier ein Bimodularer Antrieb mit einen sehr hohen Schub und Ausstömgeschwindigkeit.

Vor Jahren als RKK Energija seine atomare Antriebe präsentierte, war auch Jesco v. Putkkamer in Moskau dabei. Er sagte uns, das ein bemannter Marsflug der NASA von der Entwicklung der nukleare Triebwerke (Festkern) abhänig ist der um 2035 erfolgen könnte.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 18. Januar 2015, 10:27:54
@Jura:
Ich hab sowas schon mal durchkalkuliert, siehe hier: http://www.raumfahrer.net/forum/smf/index.php?topic=12520.msg288314#msg288314 (http://www.raumfahrer.net/forum/smf/index.php?topic=12520.msg288314#msg288314)
Derzeit gibt es allerdings fertig nur Systeme die 4,5kg/kW haben, aber diese sind zur Stromversorgung für Orion für Beschleunigungen bis 3G ausgelegt, ein Solararray für SEP Systeme müste aber nur 0,01G aushalten.
Weiterhin sind das faltbare Ausleger in Form von dreiecken, was auch sicher nicht Optimal ist.
Ob 1kW/kg heute schon machbar ist weis ich nicht, 0,5kW/kg aber sicher. Selbst dann kommen immer noch recht ordentliche Geschwindigkeitszunahmen pro Tag heraus.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: holleser am 19. Januar 2015, 13:58:12
@ Klakow

Fakt, ohne die Kernenergie ist die weitere Eroberung und Besiedlung des Weltraumes nicht möglich. Wir brauchen schon auf den Mondbasen stationäre kleine Atomanlagen für Stromerzeugung als auch für SEP und Festkernantriebe. 


Nützlich ist die Nuklearenergie in der zukunft schon, aber das sie zwingend Notwendig ist, sehe ich nicht.

Mit Solarzellen lässt sich der Strombedarf viel leichter decken, für Mondbasen ist es sogar noch einfacher, da Silizium zur Solarzellenproduktion unbegrenzt auf dem Mond vorhanden ist.

Für Solarzellen die zu den äußeren Planeten fliegen wird man auf einfache Konzentratorfolienspiegel setzen und dafür sorgen, dass die Zellen auch dort die gleiche Menge Licht erhalten wie hier


Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: McFire am 19. Januar 2015, 18:51:30
Mit Solarzellen lässt sich der Strombedarf viel leichter decken, für Mondbasen ist es sogar noch einfacher, da Silizium zur Solarzellenproduktion unbegrenzt auf dem Mond vorhanden ist.
Aber erst , wenn Du die komplette Fertigungsstraße dafür histellen kannst, mit allen Maschinen (Abbau, Aufbereitung, Reinigung, Höchstreinigung 99,999, Wafer- bzw. Aufdampfanlagen, Kontaktierung etc.) sowie Entsorgung von Schadstoffen. Und eine Menge anderer Dinge, wo Du auf der Erde einfach gedankenlos hingreifst, weil, sie sind ja sowieso da.
Und so ganz nebenbei kann es sein , daß aus Effizienzgründen andere Basismaterialien als Silizium verwendet werden. Es gibt mittlerweile eine Menge Alternativen.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Jura am 19. Januar 2015, 19:38:39
Zitat
holleser
Mit Solarzellen lässt sich der Strombedarf viel leichter decken, für Mondbasen ist es sogar noch einfacher, da Silizium zur Solarzellenproduktion unbegrenzt auf dem Mond vorhanden ist.
 

Ja, und auf dem Mond dauert eine Mondnacht 14 Tage.

Für Mond- und Marsbasen kommen kompakte nukleare Anlagen in Betracht an denen schon heute geforscht wird. Auch die Raumsonden Voyager, Galileo, Ulysses, Cassini oder New Horizons haben Radioisotopengeneratoren an Bord.  Mondsonde Chang’e-3 hat einen RTG an Bord, um auch während der etwa 14-tägigen Mondnacht weiterarbeiten zu können.
 
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Führerschein am 19. Januar 2015, 20:50:08
Zitat
holleser
Mit Solarzellen lässt sich der Strombedarf viel leichter decken, für Mondbasen ist es sogar noch einfacher, da Silizium zur Solarzellenproduktion unbegrenzt auf dem Mond vorhanden ist.
 

Ja, und auf dem Mond dauert eine Mondnacht 14 Tage.

Für Mond- und Marsbasen kommen kompakte nukleare Anlagen in Betracht an denen schon heute geforscht wird. Auch die Raumsonden Voyager, Galileo, Ulysses, Cassini oder New Horizons haben Radioisotopengeneratoren an Bord.  Mondsonde Chang’e-3 hat einen RTG an Bord, um auch während der etwa 14-tägigen Mondnacht weiterarbeiten zu können.

Die lange Mondnacht ist ein echtes Problem ohne nukleare Energiequelle. Isotopenbatterien reichen für eine bemannte Basis sicher nicht, auch wenn man die erzeugte Wärme voll nutzt, neben dem elektrischen Strom.

Es gibt aber im Bereich der Pole einige Gipfel, die praktisch immer im Sonnenlicht sind. Da ist auch das vermutete Wasser ganz in der Nähe. Ich habe aber keine Ahnung, ob es andere Gründe gibt, die dagegen sprechen, eine Basis dort einzurichten.

Auf dem Mars, mit seinem 24-Stunden Tag sieht es viel besser aus für Solarenergie.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Jura am 19. Januar 2015, 21:07:59
Zum Einsatz kommen kompakte nukleare Anlagen von 250 und 500 KW, werden auch von RKK Energija als Mitentwickler bevorzugt.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Majo2096 am 19. Januar 2015, 21:51:41
Zum Einsatz kommen kompakte nukleare Anlagen von 250 und 500 KW, werden auch von RKK Energija als Mitentwickler bevorzugt.
Hallo,
gibt es da Angaben zur Masse?
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Jura am 19. Januar 2015, 22:26:58
Zum Einsatz kommen kompakte nukleare Anlagen von 250 und 500 KW, werden auch von RKK Energija als Mitentwickler bevorzugt.
Hallo,
gibt es da Angaben zur Masse?

Zunächst, es sind Anlagen von 100 bis 500 KW geplant, darunter für  Mond- und Marsbasen als auch Energiequelle für kleine Raumschlepper und Satlliten mit elektrischen Antrieb. Nähere Angaben für die Öffentlichkeit wurden nicht publiziert.

Laut Lopota werden bei RKK Energija Untersuchungen durchgeführt für einen militärischen Satelliten mit etwa 150MW Leistung.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: holleser am 19. Januar 2015, 22:40:35
für 500kW ist aber auch nur eine überschaubare Solarzellenfläche nötig. Vom Gewicht her dürfte das den Reaktor wieder schlagen, zu dem Ja auch noch eine Abschirmung und Kühlflächen gehören. Es wird übrigens kein Hochreines Silizium benötigt. Polikristalienes Selizium ist sehr einfach herzustellen und könnte dabei auf Gestein vom Mond oder Asteroiden als Rohstoff zurückgreifen. 
Wenn hier von Größeren Mondbasen die Rede ist, könnte man auch die Solarzellen über den Gesamten Mondäquator verteilen. Somit würden immer 50% produzieren. Die Energieübertragung auf der Dunkelseite sollte einfach sein, da aufgrund der niedrigen Temoeraturen Supraleiter ohne zusätzliches Kühlmedium eingesetzt werden könnten.

Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: LOXRP1 am 19. Januar 2015, 22:59:39
Laut Lopota werden bei RKK Energija Untersuchungen durchgeführt für einen militärischen Satelliten mit etwa 150MW Leistung.

Wie bitte 150MW  :o .. wollen die SKID wieder beleben oder etwas in der art? Kann mir bitte Jemand erklären für was man Kurz- bis Mittelfristig 150 MW im Orbit braucht?  ???
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Jura am 19. Januar 2015, 23:46:25
@ LOXRP1

Ich muss mich aber korrigieren, die Leistung soll ab 150 bis 500 MW betragen. Dazu der Link, aber keine Details. Rein technisch ist das möglich, gut für komplexe millitärische Überwachung und Überlegenheit. Ob er kommt ??

In OKBM Afrikantov entwickeln auch den ersten kommerziellen Gaskernreaktor der Welt. Ja, die weitere Entwicklung ist vielversprechend auch für nukleare Antriebe. Schon vor Jahren hat NPO Energomasch ein Konzept von einen Antrieb mit etwa 150 MW bei einer Startmasse von 135 Tonn entwickelt. Für Marsflüge in 50-70 Jahren wäre sowas möglich. Bei der heutigen maschinellen Energieumwandlung sind natürlich grenzen gegeben.

http://energyfuture.ru/ochen-xoroshij-obzor-po-istorii-i-perspektivam-ispolzovaniya-yadernyx-energeticheskix-ustanovok-v-kosmose (http://energyfuture.ru/ochen-xoroshij-obzor-po-istorii-i-perspektivam-ispolzovaniya-yadernyx-energeticheskix-ustanovok-v-kosmose)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: holleser am 20. Januar 2015, 07:14:06
Es wird hier abwechselnd von KW und MW dazwischen leigt en Faktor 1000.
100kW sind etwa 200m² Solarzellen. 500MW entspricht einem halben Atomreaktor eines Energieversorgers.

Redet ihr von thermischer Leistung oder elektrisch Leistung?
Dazwischen liegt selbst auf der Erde ein Faktor 4.
Bei einem Gewichtsoptimierten Prozess wird der Faktor hier wohl höher sein ist z.B. bei U-Booten so.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Jura am 20. Januar 2015, 08:39:18
Bei NPO Energomasch Konzept (150MW) handelt sich um elektrische Leistung. Für sehr grosse Lasten und  schnelle Flüge brauchen wir Leistung schon ab 500 MW.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: LOXRP1 am 20. Januar 2015, 09:17:31
@Jura

Danke für den Link. Wie ich vermutet habe ist der MW Klasse Reaktor für Aufklärungs-Satelliten vorgesehen, womit eine Realisierung nicht abwegig ist. Leider ist der Artikel 4 Jahre alt, damit wäre der aktuelle Stand interessant.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 20. Januar 2015, 10:46:24
Bei NPO Energomasch Konzept (150MW) handelt sich um elektrische Leistung. Für sehr grosse Lasten und schnelle Flüge brauchen wir Leistung schon ab 500 MW.
Ich wüede mich sehr freuen wenn es euch (=Russland) gelingt, zuverlässige- und sichere Systeme zur einsatzreife zu bringen, schon deswegen weil dann, falls es mit emDrive doch einfacher ist, man eine Energiequelle hat um damit bis an die Lichtgeschwindigkeit heranzukommen.
Das wäre der Traum fast alles Raumfahrtbegeisterten, schauen wie es in den benachbarten Sonnensystemen aus sieht.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Jura am 20. Januar 2015, 11:06:50
@ Klakow

Schon vor Jahrzehnten hat sich der US-Amerikanischer Raumfahrtpionier Robert Goddard geäussert, das weite kosmische Flüge von der Beherschung des Atom abhängen. Ja, absolut richtig und Koroljow träumte von Marsflügen in 14 Tagen, das ist aber nur mit nuklearen Systemen um 500 MW machbar. Ja, dabei haben wir aber neue Probleme mit den erforderlichen Triebwerken.

 
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 20. Januar 2015, 14:40:40
Ein sehr schwiriges Problem ist dann ja wohl die Abwärme. Bei 500MW elektrischer Leistung, wird zumindest bei allem was ich derzeit keine, sicher mehr als 500MW an abwärme anfallen. selbst mit Temperaturen um 300°C zur Abstrahung mittels Kollektoren, dürften hierfür minimal 25.000m2 benötigt werden, sicher keine Kleinigkeit.
Das wäre ein Fläche von 160x160m2.
Selbst mit Abstrahlung über vier Ausleger mit beidseitiger Abstrahlung dürften die Aufleger mindestens 80x502 groß sein. Alleiner der wäretransport wird schon schwer.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Jura am 20. Januar 2015, 16:08:06
Ja, und selbst mit einer Kernfusion von Deuterium + Helium-3 sind bemannte Flüge mit einen 1000 Tonnen schweren Raumschiff (mit 4 Kosmonauten und einer v= 100 000km/s) zu den Sternen und zurück nicht möglich !!!
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: holleser am 21. Januar 2015, 06:29:38
500 MW Elektrisch sind auf der Erde 2000 MW Thermisch.

Dies ist aber unter optimalbedingen in eienen Großkraftwerk zu erreichen.
Das sind sehr große sehr schwere Dinger, die im Betrieb eine MAnnschaft von Hunderten Mitarbeitern benötigen.

Ein kleiner auf Größe optimierter Reaktor (U-Boot, Flugzeugträger) hat ein wesentlich schlechteren Wirkungsgrad.
Eina auf Größe und Gewicht optimierter Reaktor wie er hier benötigt wird wird vielleicht 10% seiner Primärenergie in Form von el. Energie abgwben können.

Wenn die Abwärme eines Großkraftwerks über wenige Quadratmeter Kühlfläche möglich wäre, dann fragt euch mal, wieso Atomkraftwerke und auch alle anderen Thermischen Kraftwerke eine aufwändige aktive Kühlung mit Kühltürmen benötigen.







Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Führerschein am 21. Januar 2015, 08:32:36
Ja, und selbst mit einer Kernfusion von Deuterium + Helium-3 sind bemannte Flüge mit einen 1000 Tonnen schweren Raumschiff (mit 4 Kosmonauten und einer v= 100 000km/s) zu den Sternen und zurück nicht möglich !!!

Sicher. Für den Rückweg muß man am Ziel erst eine Zivilisation aufbauen, die ein Sternenschiff bauen kann. Aber bis wir auch nur eine Richtung schaffen, muß noch eine Menge passieren. Das erleben wir nicht mehr.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 21. Januar 2015, 11:19:40
Die Effektivität von Spaltreaktoren auf der Erde ist über 33%, aber selbst über 50% sind bei Hochtemperaturreaktoren locker drin wenn man im Primärkeis mit Heliummedium arbeitet und dies direkt für den Antrieb einer Gasturbine nutzt.
Wenn man wie beim Vorschlag von jemanden aus DE bei GUF (nicht GUD) arbeitet, vermutlich über 80%.
Das geht im All aber nicht, weil man keine Wärmesenke, wie z.B. Flüsse hat. Machbar ist aber trotzdem über 30%.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Jura am 21. Januar 2015, 19:56:31
Ja, und selbst mit einer Kernfusion von Deuterium + Helium-3 sind bemannte Flüge mit einen 1000 Tonnen schweren Raumschiff (mit 4 Kosmonauten und einer v= 100 000km/s) zu den Sternen und zurück nicht möglich !!!

Sicher. Für den Rückweg muß man am Ziel erst eine Zivilisation aufbauen, die ein Sternenschiff bauen kann. Aber bis wir auch nur eine Richtung schaffen, muß noch eine Menge passieren. Das erleben wir nicht mehr.

Ja, die Eroberung der Kontinente durch die Seefahrer ist absolut nicht vergleichbar mit Flügen zu den Planeten, geschweige denn zu den Sternen. Manche Träume werden für immer nur Träume bleiben, selbst die Erde werde mit dem Ende der Sonne und mit den  letzten Niederschriften hier im Forum für immer untergehen, oder auch viel früher  :(
 
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Jens am 21. Januar 2015, 20:55:02
Die Seefahrer haben den Wind für ihre Segelschiffe genutzt.
Was können wir im interstellaren Raum für die Raumschiffe nutzen?
Was ist der interstellare Raum?

Gruß,
Jens
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: McFire am 21. Januar 2015, 21:01:23
Da gibts diesen Thread, steht schon 'ne Menge drin, auch zu Antrieben.

http://www.raumfahrer.net/forum/smf/index.php?topic=3502.0 (http://www.raumfahrer.net/forum/smf/index.php?topic=3502.0)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Jura am 22. Januar 2015, 11:15:32
@ Klakow

Noch was zu deiner Sammlung, mache aber kurz.

Ausgehend von einer Arbeit der Plasma Physics Laboratory an der Princeton University. Dazu folgendes: mit einer Bündelung von 5 Triebwerken und einen Schub von 10N, entspricht einen Ausgangsstrom von 30 Ampere und einen Beschleunigungspotential von 50 kV, ist es möglich den Mars in 10-13 Tagen mit 40 kg  Xenon Treibstoffverbrauch zu erreichen. Das alles hängt aber von der Nutzlast ab.

Die V kann bei einer dieser Modele bis max. 430 000 m/s bei 4,3 N betragen, so sehe ich die Zukunft in etwa 50 Jahren. Deinen DS4G kannst ja in die Rente schicken  ;D
 
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: McFire am 22. Januar 2015, 11:34:49
Das solltest Du aber mal genauer erklären.
Man hat also 5 Triebwerke mit 10N, ok. Mars in max 13 Tagen.
Diese Behauptung muß doch aber in Zusammenhang mit einer bestimmten Nutzlast stehen?
Klar, man kriegt mit 10N jede Last zum Mars, nur - wie schnell?
In Fakto ist es doch so:
1) Man hat eine Nutzlast , die da hin muß
2) Man hat eine Zeitvorgabe, die man einhalten muß
3) Man hat Triebwerke mit 2N pro Stück
Daraus ergibt sich
4a) Wieviel muß/kann ich bündeln (Energiefrage) oder
4b) wie muß ich meine Zeitvorgabe korrigieren, wenn ich nicht so sehr bündeln kann
Sollte sich vlt sogar in 3D Koord darstellenlassen.
Man strebt doch bei Permanentbeschleunigung sicher an, daß bei der halben Strecke exakt die Beschleunigungsfähigkeit des Triebwerks erreicht ist, dann kommt ja umdrehen und Bremsen.
Alles Andere wäre wohl unökonomisch.

Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Jura am 22. Januar 2015, 14:56:04
Ich habe nur zum Vergleich gepostet:

a) DS4G  = max. 210 000 m/s
b) Beisiel= max. 430 000 m/s, 1MW bei 80KV und 12A,  Schub = 4,3 N

Bei einer Leistung von 25MW brauchen wir nur 25 Triebwerke, mit Reserve 30 Stück, Schub dabei = 107 N. Bei sehr hohen Strömen um 30-40 A sind die Werte noch besser. Auch hier steht die Frage der technischen Machbarkeit, aber die Richtung stimmt schon.

Für DS4G und 25 MW sind 1000 Triebwerke notwendig.

Eine weitere Entwicklung (Hyperion) der Reaktoren für kosmische Flüge:

a) Minireaktor mit 25 MW, Alfa= 2kg/KW, Abmessungen= 1,5 x 2,5 Meter, Entwicklung aus dem Jahr 2011. Somit ist der Reaktor als auch die Leistung deutlich besser gegenüber TEM-25MW.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: McFire am 22. Januar 2015, 17:55:52
Also ich komm mit dieser Rechnung nicht mit. Jetzt sind es wieder 80kV, 12A, 4,3N. Man kann aber auch 30A.
Also jedes , aber auch jedes Triebwerk hat wohl seine spez. optimalen Betriebsparameter, z.B. gute Auslastung bei angemessener Betriebsdauer und einen damit korrelierten Schub.
Gibts da schon gesicherte Erkenntnisse oder erst ein Papierchen?
Mit der zweckgebunden festgelegten Missionszeit auf X und dem gewünschten Nutzlastgewicht auf Y kann ich dann die Linie/Kurve der Triebwerke zeichnen. Also eine Mission planen.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Jura am 22. Januar 2015, 18:53:56
Zitat
@ McFire

a) Klar, man kriegt mit 10N jede Last zum Mars, nur - wie schnell?
b) Man strebt doch bei Permanentbeschleunigung sicher an, daß bei der halben Strecke exakt die Beschleunigungsfähigkeit des Triebwerks erreicht ist, dann kommt ja umdrehen und Bremsen.
c) Also ich komm mit dieser Rechnung nicht mit. Jetzt sind es wieder 80kV, 12A, 4,3N. Man kann aber auch 30A.
 

a) Nein, diese Aussage ist nicht korrekt.
b) Nein, es wird bis zur der erforderlichen v beschleunigt, kann 100 oder 30 Tage dauern, hängt von der Leistung ab.
c) Habe gepostet, mit 30A wären Flüge zum Mars in 10-13 Tagen möglich, so die amerikanischen Forscher.

Es handelt sich um Grundlagenforschung und Labormuster, mit der Fertigstellung sind aber noch andere Hürden verbunden. Nur, wie gepostet, es handelt sich um zukünftige Antriebe als auch die damit verbundenen grossen Möglichkeiten und die Überlegenheit gegenüber DS4G.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: McFire am 22. Januar 2015, 20:12:24

a) Nein, diese Aussage ist nicht korrekt.
b) Nein, es wird bis zur der erforderlichen v beschleunigt, kann 100 oder 30 Tage dauern, hängt von der Leistung ab.
c) Habe gepostet, mit 30A wären Flüge zum Mars in 10-13 Tagen möglich, so die amerikanischen Forscher.
Es handelt sich um Grundlagenforschung und Labormuster, mit der Fertigstellung sind aber noch andere Hürden verbunden. Nur, wie gepostet, es handelt sich um zukünftige Antriebe als auch die damit verbundenen grossen Möglichkeiten und die Überlegenheit gegenüber DS4G.
Warum ist a) nicht korrekt ?
Du darfst freilich annehmen, daß ich nicht die Erdoberfläche meine. Aber das langsame "Wegspiralen" aus einer Umlaufbahn wird doch schon jetzt praktiziert. Weil man halt nicht besser kann, als einen Kompromiß eingehen.
zu b)
Es ist bei SEP/NEP doch nicht wie bei chemisch, daß das Treibstoffgewicht und die maximal mögliche zerstörungsfreie Betriebszeit der Triebwerke die Reise dominiert.
Hier ist doch die Energiequelle bestimmend. Die in der Regel doch auf Dauerbetrieb ausgelegt ist.
Ebenso ist es doch bei einem elektrischem Antrieb, der erst im Dauerbetrieb sinnvoll ist. (Betriebsmodi von Fernraumsonden sind kein Vergleich hierbei)
Also warum sollte man bei, sagen wir mal, einem Drittel der Strecke ausschalten? Abgesehen davon, daß man den guten Nebeneffekt einer wenn auch geringen Pseudo-Gravitation hätte.
Mit immensen Lebensvorteilen schon bei 0,05 G. Wo liegt mein Denkfehler?
zu c)
Ja, ok , 30A - 13 Tage. Und die am. Forscher haben da keine Angabe, wieviel Gramm, Kilo, Tonnen?
Aber ok, Du schreibst, Grundlagenforschung, da will ich nicht weiter bohren....
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Jura am 22. Januar 2015, 21:11:41
Zunächst, ich möchte nicht sämtliche Berechnungen hier präsentieren, war nur ein Vergleich für Klakow gedacht.


a) Der Transport ist doch abhänig von der Nutzlast und der Leistung, bei sehr schweren Lasten (300-500 Tonnen) verbleibt das Objekt auf der Beschleunigungsbahn um die Erde bis der Treibstoff zu Ende ist. Exakte Angaben nur mit Berechnung!

b) Auch hier bedarf es eine vollständige Simulation eines Fluges. Ausgehend von einer Computersimulation für einen Marsflug und zwar hin und zurück mit elektrischen Triebwerken, die Leistung ist hier nicht relevant, hatten wir folgende Werte:

1) Gesamte Flugzeit betrung 730 Tage
2) Arbeitszeit der Triebwerke 530 Tage
3) Orbital Phase um den Mars 29,88 Tage

Beachte, während der Beschleunigung um die Erde die bis 90 Tage dauern kann und der anschliessender Arbeit der Triebwerke für die Marsbahn, verbraucht das Marskomplex etwa 40% des gesamten Treibstoffes. Somit dauert die Abbremsung auch unter der Berücksichtigung der schwachen Gravitation um 3-4 mal kürzer als die Beschleunigung zu Marsbahn. Die Berechnungen habe ich mit einer Genauigkeit bis auf 1 Sekunde und des Treibstoffes auf 1kg.

c) Ausgehend von den Daten, ist die weitere und komplette Berechnung eines Marsfluges hin und zurück, als auch mit Untervarianten wie Startzeitraum, Aufenthaltsdauer auf dem Mars mit 6 Kosmonauten möglich. Das ist aber eine Arbeit auf 25-40 A4 Seiten die ich für Foren aber nicht mache.

NACHTRAG:

Das Raumschiff, nach dem Start von der Marsbahn, ging noch nach der Abremmsung auf eine Erdumlaufbahn zurück.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: McFire am 22. Januar 2015, 22:11:15
Zitat
a) Der Transport ist doch abhänig von der Nutzlast und der Leistung, bei sehr schweren Lasten (300-500 Tonnen) verbleibt das Objekt auf der Beschleunigungsbahn um die Erde bis der Treibstoff zu Ende ist. Exakte Angaben nur mit Berechnung!
Bitte nimmdoch nicht solche Extremfälle, ich tu es ja auch nicht.
Aber um genau die Abhängigkeit Von Nutzlast zu Leistung ging es mir ja

Ok, daß genauere Darstellungen hier zuviel Aufwand wären , ist einzusehen, da werden wir mal abbrechen...
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Jura am 22. Januar 2015, 22:30:49
Nur, für Marsflüge ist 300-500 Tonnen kein Extremfall und für automatische Stationen sieht die Sache ganz anders aus. Deine Aussage war für jede Nutzlast  ;D
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: stonemoma am 14. Februar 2015, 22:47:51
Ein schöner Beitrag, in der taz,  über die neue Plutonium-produktion der NASA und DOE.

Ich war ziemlich baff aber der Beitrag ist doch ziemlich gut geschrieben.
Was mich nur wundert ist das der Hinweis fehlt, daß es das giftigste Element ist.  ;)


http://www.taz.de/Energieprobleme-bei-der-Nasa-/!154659/ (http://www.taz.de/Energieprobleme-bei-der-Nasa-/!154659/)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Jens am 15. Februar 2015, 11:23:26
Die Plutoniumwirtschaft ist teuer und gefährlich.
Plutonium könnte bei einem Fehlstart freigesetzt werden.

Eine Alternative könnte meine Spaltproduktbatterie sein.

Gruß,
Jens
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: McFire am 15. Februar 2015, 12:58:12
"Die Plutoniumwirtschaft ist teuer und gefährlich."
und
"Plutonium könnte bei einem Fehlstart freigesetzt werden."
sind zwei völlig unterschiedliche Dinge.

Ersteres - ja, aber das ist bekannt. Noch besonders bei den im Bereich arbeitenden. Deshalb gibts da extreme Sicherheitsvorschriften. Aber es gibt auch 1000 andere Dinge, die man halt trotzdem nutzen muß.

Das Zweite - ja, aber lies doch bitte erstmal, was man erreicht hat, um die Sicherheit auch in Extremfällen zu garantieren. Da gibt es erstaunlich Positives.

"Eine Alternative könnte meine Spaltproduktbatterie sein."
Äh.....ok.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Jens am 22. Februar 2015, 14:39:08
Die Spaltproduktbatterie arbeitet mit reinen unkritischen Spaltprodukten
und wurde 2006 als Atommüllkraftwerk vorgestellt.
Die Stromproduktion dauert ca. 300 Jahre abfallend.
In den Batteriezellen wird die dominierende Strahlung gemessen und zum
Kondensator geschalten.   

Vorteile:
Sie ist deutlich billiger als eine thermische Plutoniumbatterie mit TEG.

Gruß,
Jens 
 
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Makemake am 22. Februar 2015, 22:03:01
unkritischen Spaltprodukten

Welche?
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 23. Februar 2015, 01:25:08
Ich weiß schon was dies für ein Ding ist, man nutzt die Restzerfallswärme aus um damit wie bei einem RTG Strom zu gewinnen, die Spaltproduktkapseln sind massenweise schon Produziert und heißen

Castoren

;D ;D ;D
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: akku am 23. Februar 2015, 02:24:39
ihmo ;)
naja unkritisch da nix hoch geht bei richtiger masseberechnung ;D
kritisch ist aber die abschirmung die muss dick und schwer sein

im Gegensatz zur Plutonium Batterie da reicht relativ leichte abschirmung
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Jura am 27. Februar 2015, 16:49:13
NASA nukleare Triebwerke

Laut dem Bericht von Dr. Michael Hautsa vom Space Center. J. Marshall, erwägt NASA die Entwicklung nukleare Raketentriebwerke darunter für Marsflüge.

Wie schon gepostet, die ersten technischen Tests sollen um 2022-24 erfolgen (NASA Dokumente).

http://ru-universe.livejournal.com/874286.html (http://ru-universe.livejournal.com/874286.html)

Dazu auch die Meldung über die kürzliche Auszeichnung für Bill Emrich:

Zitat
The American Institute of Aeronautics and Astronautics recently honored Bill Emrich with its prestigious 2015 Engineer of the Year award for his innovative nuclear propulsion research and testing at NASA's Marshall Space Flight Center in Huntsville, Alabama

“These technologies have the potential to drastically reduce travel time to Mars and other destinations by providing high thrust at efficiencies at least twice that of today’s best chemical engines.” Emrich said. “This work is wonderfully rewarding because I’ve always dreamed of working on rocket engines that would send the first explorers to Mars and this project focuses all my engineering skills on achieving that goal





http://www.nasa.gov/centers/marshall/news/news/releases/2015/15-025.html (http://www.nasa.gov/centers/marshall/news/news/releases/2015/15-025.html)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Jens am 28. Februar 2015, 09:49:41
Welche?
Es gibt die kritischen Transurane oder Actinide
Und es gibt die Spaltprodukte.

Die Skizzen und Grundlagen für die Raumfahrt bzw. Raumsonden modifizierte Batterie
gibt es demnächst im overunity und quantenforum.
Hier werden Beiträge gelöscht.

Gruß,
Jens
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Makemake am 28. Februar 2015, 18:44:17
Es gibt die kritischen Transurane oder Actinide
Und es gibt die Spaltprodukte.

Also was meinst du mit kritisch? Das bezieht sich in diesem Kontext eigentlich auf ein System, das eine selbstständige Kettenreaktion ermöglicht. Nicht Elemente an sich. Außerdem ist die Gruppe der Transurane und die der Actinoide nicht deckungsgleich. Und was sind "die" Spaltprodukte? Erstmal ja grundsätzlich alles, was aus einer Kernspaltung entsteht und das ist sehr viel.
Meinst du das Prinzip der Betavoltaik? Es wird doch wohl eine grundsätzliche Erklärung der Wirkprinzips geben.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Schillrich am 01. März 2015, 06:08:44
Antworten ohne jeglichen Inhalt zu Raumfahrt- oder Nukleartechnik habe ich gelöscht.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Jens am 01. März 2015, 09:44:35
Es gibt die kritischen Transurane oder Actinide
Und es gibt die Spaltprodukte.

Also was meinst du mit kritisch? Das bezieht sich in diesem Kontext eigentlich auf ein System, das eine selbstständige Kettenreaktion ermöglicht. Nicht Elemente an sich. Außerdem ist die Gruppe der Transurane und die der Actinoide nicht deckungsgleich. Und was sind "die" Spaltprodukte? Erstmal ja grundsätzlich alles, was aus einer Kernspaltung entsteht und das ist sehr viel.
Meinst du das Prinzip der Betavoltaik? Es wird doch wohl eine grundsätzliche Erklärung der Wirkprinzips geben.

Alle Spaltprodukte die mit einem Neutroneneinfang nicht zu spaltbaren Nukliden erbrütet werden, sind nach meiner Meinung unkritisch.
Alles was durch Neutroneneinfang zu Spaltbarem werden kann oder durch schnelle Neutronen spaltbar ist, ist kritisch
So meine Definition dazu.
Eine Skizze zur Spaltproduktbatterie gibt es jetzt im overunity Forum.

Gruß,
Jens   
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Jens am 08. März 2015, 10:49:20
Hier noch ein Nachtrag zur Spaltproduktbatterie.
Die Batterie würde mit einer theoretischen Effizienz von etwa 98% arbeiten,
weil es keinen Umweg über einen TEG gibt.
Bei einer hohen Effizienz kann die Batterie leichter sein.
Es wird die vollständige Zerfallsreihe genutzt.

Gruß,
Jens 
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: jaytar am 08. März 2015, 12:00:16
Wenn du Spaltproduktbatterie sagst denke ich an Laufwellenreaktor, hinter dem durchaus seriöse Physik steckt.
http://de.wikipedia.org/wiki/Laufwellen-Reaktor (http://de.wikipedia.org/wiki/Laufwellen-Reaktor)
(ist nicht ganz die gleiche Idee (verwendet abgereichertes Uran und keine Spaltprodukte), aber auch interessant).
Aber bis das 1. einsatzfähig und 2. so miniaturisiert ist - inklusive entsprechender Abschirmung - , dass es in der Raumfahrt verwendet werden kann, dürfte noch einige Zeit vergehen. Bis dahin muss man sich wohl mit RTG zufrieden geben, wenn nukleare Energiequellen erforderlich sind.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Jens am 09. März 2015, 17:32:45
Bitte beachten:
Beides sind zwei unterschiedliche Konzepte.
Im Link ist die unkritische Spaltproduktbatterie
http://www.overunity.de/1895/spaltproduktbatterie/#.VP3JcVh0yUk (http://www.overunity.de/1895/spaltproduktbatterie/#.VP3JcVh0yUk)
Mein Laufwellenreaktor und Transmutationsreaktor findest du im overunity und quantenforum.de
Für die Raumfahrt, Mond, Mars und Sonden ist die Batterie besser geeignet.

Gruß,
Jens
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Makemake am 09. März 2015, 19:14:58
Die Batterie würde mit einer theoretischen Effizienz von etwa 98% arbeiten,
weil es keinen Umweg über einen TEG gibt.

Worauf bezieht sich die Effizienz? Und wie wird denn der Strom erzeugt? Werden die Beta- und Alphateilchen "einfach" eingefangen?
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Jens am 10. März 2015, 17:08:25
Die Batterie würde mit einer theoretischen Effizienz von etwa 98% arbeiten,
weil es keinen Umweg über einen TEG gibt.

Worauf bezieht sich die Effizienz? Und wie wird denn der Strom erzeugt? Werden die Beta- und Alphateilchen "einfach" eingefangen?
Ich meine mit Effizienz den elektrischen Wirkungsgrad.
Der hohe Wirkungsgrad ergibt sich aus der direkten Nutzung der Teilchenstrahlung.
Verluste würden beim Strahlungswechsel in der Zerfallsreihe entstehen.

Die Teilchenstrahlung baut in den Zellen ein Spannungspotential auf.
Elektronen fließen physikalisch von - nach +
Die Ladung in den Zellen wird am Leiterkäfig abgeleitet.
Ein Spannungsschalter hält eine Grundspannung in der Batterie aufrecht.

Gruß,
Jens
 

 
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: GG am 10. März 2015, 17:24:58
Der Hauptteil der Energie von Spaltprodukten steckt allerdings in der Bewegung der Teilchen. Ein Generator, der die Teilchen abbremst, die Wärme ungenutzt in die Umgebung entweichen lässt und nur die Ladung der Teilchen nutzt, wäre äußerst ineffektiv.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Jens am 10. März 2015, 17:42:07
Ja, man könnte die Abfallwärme zum heizen des Raumschiffes, Raumbasis, Rovers usw. nutzen.
Ein TEG ist ineffizient.
Der direkte Weg ist besser.

Gruß,
Jens
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 10. März 2015, 18:02:11
Sorry was soll den dieser Unsinn von der Abfallbatterie?
In der Raumfahrt gibt es drei Energieanforderungen:

1) Wärme, damit die Geräte und eventuell Personal ihre Betriebstemperatur haben.
2) Elektrische Energie in keinem Maßstab unter 2kW für elektrische Geräte (Sonden)
3) Elektrische oder Hochtemperaturversorgung im hohen kW Bereich und drüber für Antriebe- oder als Versorgungsstation für Marsstationen. (C20+Wasser+kW für LCH4+LOX)

Bei 1+2 wäre zwar eine andere Lösung wie eine Plutonium Batterie im Prinzip denkbar, kommt aber kaum in Frage weil diese für hochenergetische Bahnen einfach zu schwer sind.
Bei 3) reden wir von Wärmeleistungen die in der Regel die sich im Megawattbereich bewegen, da braucht man keine Systeme mit vielen tonnen Masse nur für den Brennstoff.
Solange Masse in der Raumfahrt die wohl kritischste Kerngröße darstellt, geht da nichts! Falls dies mal nicht mehr so wäre, ist das vermutlich deswegen so, weil man bis dahin Systeme hat die es bisher nur in der SF gibt. 
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: McFire am 10. März 2015, 19:40:36
(http://www.letterchip.de/kramkiste/thumbup.gif)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: jaytar am 10. März 2015, 19:48:08
Richtig, und Plutonium bzw. Plutoniumdioxid ist dafür deshalb geeignet, weil Pu-238 eine Halbwertszeit von 88 Jahren hat und somit schon 4kg Plutoniumdioxid über Jahrzehnte stabile 100W liefern kann.
Je größer die Halbwertszeit, desto niedriger die Aktivität pro Masse und desto niedriger die Leistung pro kg.
Je kleiner die Halbwertszeit, desto schneller sinkt die Leistung ab.
Für heutige Anwendungen sind Halbwertszeiten zwischen ~50 und ~100 Jahren gut geeignet, wegen o.g. Parameter.
Alpha-Strahler sind am einfachsten in der Handhabung, weil als Abschirmung schon ein Blatt Papier reicht und alle anderen Strahler könnten die Bord-Elektronik zu stark in Mitleidenschaft ziehen.
Diese Eigenschaften und die chemische und mechanische Stabilität qualifizieren PuO2 zu einer fast optimalen Energiequelle. Cassini hat eine solche, Curiosity, New Horizons und die Voyagers auch.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Makemake am 10. März 2015, 20:31:07
Ich meine mit Effizienz den elektrischen Wirkungsgrad.
Der hohe Wirkungsgrad ergibt sich aus der direkten Nutzung der Teilchenstrahlung.
Verluste würden beim Strahlungswechsel in der Zerfallsreihe entstehen.
Ja, man könnte die Abfallwärme zum heizen des Raumschiffes, Raumbasis, Rovers usw. nutzen.
Ein TEG ist ineffizient.
Der direkte Weg ist besser.

Aber was bedeutet denn der direkte Weg? Der elektrische Wirkungsgrad eines Thermoelements ist auch hoch. Nur der thermoelektrische nicht. Wenn es Abwärme gibt können deine 98% sich nicht auf das Gesamtsystem beziehen. Wie hoch ist die erzeugte Spannung, die Leistung?
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Jens am 11. März 2015, 17:18:11
Die Spaltproduktbatterie arbeitet direktelektrisch durch die Teilchenstrahlung
und nicht thermodynamisch über einen thermoelektrischen Generator.
Bitte den Link zum Betha- und Alpha Kernzerfall und Zerfallsreihe über dem Bild lesen.

Eine Plutoniumbatterie verheizt ca. 90% der Wärmeenergie ungenutzt.
In einer Spaltproduktbatterie wird die Teilchenstrahlung direkt zu ca. 98% in Strom umgewandelt.
Die Strahlung wechselt in der Zerfallsreihe.
Die Zellen werden nach der Strahlung + oder - geschalten.

Gruß,
Jens
   
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Makemake am 11. März 2015, 17:50:41
Aber was bedeutet denn "direktelektrisch"? Das Betateilchen fliegt mit den paar MeV der Zerfallsenergie auf die Elektrode und steht dann "einfach" als Leitungselektron zur Verfügung? Und was ist mit den Zerfällen innerhalb des Blocks aus Spaltprodukt, die werden ja wieder absorbiert. Es entsteht zwangsläufig Wärme.

Ich geb mir wirklich Mühe, aber (http://i.lvme.me/sxxlgm9.jpg)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 11. März 2015, 19:11:45
@Moderatoren:
Ich weis nicht wie ihr das seht, aber mir scheint die Spaltproduktbatterie etwa genauso zukunftsweisend wie die Kalte Fusion von einem bekannten Italiener.
Das ist doch sicher nur barrer Unsinn.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Jens am 11. März 2015, 20:04:16
die werden ja wieder absorbiert. Es entsteht zwangsläufig Wärme.
Ja, die Elektronen werden von den Alphateilchen absorbiert und es entstehen Heliumatome.
Die Teilchenstrahlung ist durch die Zelle und zur Zerfallsreihe getrennt.
Wir haben einen nutzbaren Elektronenfluss in einem Spannungspotential.
Es wird primär der Elektronenfluss zur Batteriespannung genutzt.
Die Wärme wird sekundär zum heizen benutzt.
Wir unterscheiden Transurane und Spaltprodukte.
Der elektrische und thermische Gesamtwirkungsgrad wäre dann 100%

Gruß,
Jens
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 11. März 2015, 20:54:11
@Jens:
Ich weis ja nicht woher du deine Weisheiten hast, aber Alphateilchen SIND Heiumatome und falls si nicht Iononisiert sind, könnten sie natürlich 1, oder 2 Elektronen ausnehmen, aber sicher nicht Elektronen aus Spalt, oder Zerfallsprozessen, dazu ist deren Energieniveau viel zu hoch.
Deine ganze Physik zu dem Thema ist meinesachten Unsinn, sorry.
Du kannst hunderte bis mehrere MeV nicht einfach einfangen, das ist einfach Müll.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Jura am 11. März 2015, 22:58:31
Ja, er möchte ev. auch seine 6MW Spaltproduktbatterie für ein Marsraumschiff an Russen verkaufen!

Zitat
Jens
Vielen Dank für die Antwort.
Könnte man den Russen eine 6MW Spaltproduktbatterie für ein Marsraumschiff "verkaufen"?
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Jens am 12. März 2015, 20:25:03
@Jens:
Ich weis ja nicht woher du deine Weisheiten hast, aber Alphateilchen SIND Heiumatome und falls si nicht Iononisiert sind, könnten sie natürlich 1, oder 2 Elektronen ausnehmen, aber sicher nicht Elektronen aus Spalt, oder Zerfallsprozessen, dazu ist deren Energieniveau viel zu hoch.
Deine ganze Physik zu dem Thema ist meinesachten Unsinn, sorry.
Du kannst hunderte bis mehrere MeV nicht einfach einfangen, das ist einfach Müll.
Ich beziehe mich auf die spezifischen Eigenschaften der Teilchenstrahlung.
Um das Energieniveau der Elektronen in der negativen Zelle zu reduzieren, verwende ich die Leiterkäfige.
Teilchen gleicher Ladung stoßen sich ab.

Vielen Dank für deine Meinung.

Gruß,
Jens

   
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Jens am 12. März 2015, 20:37:54
Ja, er möchte ev. auch seine 6MW Spaltproduktbatterie für ein Marsraumschiff an Russen verkaufen!

Ich dachte du hast Kontakte zur russischen Raumfahrtagentur.

Gruß,
Jens
 
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Makemake am 12. März 2015, 20:46:59
die werden ja wieder absorbiert. Es entsteht zwangsläufig Wärme.
Ja, die Elektronen werden von den Alphateilchen absorbiert und es entstehen Heliumatome.
Die Teilchenstrahlung ist durch die Zelle und zur Zerfallsreihe getrennt.
Wir haben einen nutzbaren Elektronenfluss in einem Spannungspotential.
Es wird primär der Elektronenfluss zur Batteriespannung genutzt.
Die Wärme wird sekundär zum heizen benutzt.

Ich beziehe mich auf die spezifischen Eigenschaften der Teilchenstrahlung.
Um das Energieniveau der Elektronen in der Zelle zu reduzieren, verwende ich die Leiterkäfige.

Nein, das passiert so nicht.

Beta-Strahlung besteht aus Elektronen mit einer Energie von üblicherweise einigen MeV. Das entspricht einer Geschwindigkeit von über 90% Lichtgeschwindigkeit. Die Geschwindigkeit von Alphateilchen liegt auch noch bei etwa 5% c.

Auch in einer rein klassischen Betrachtung treffen sie sich nicht um Heliumatome zu schaffen.
Ganz einfaches Beispiel: man kann auch nicht von einem Zug in einen anderen umsteigen, wenn beide mit extrem unterschiedlichen Geschwindigkeiten und in völlig verschiedene Richtungen fahren.

Der Absorptionsvorgang in Materie ist sehr komplex, siehe auch https://de.wikipedia.org/wiki/Betastrahlung#Strahlenschutz. Es entsteht unter anderem Röntgenstrahlung, die Energie abführt.

Außerdem wird ein Teil der Zerfallsenergie an den Kern des Tochternuklides übertragen, schon alleine deswegen heizt sich das Material auf.

Nur weil es sich bei Alpha- und Betateilchen um geladenen Teilchen handelt, können sie nicht einfach zu einem Stromkreis verschaltet werden.

Wäre dies so, würde man bei der Brührung von Betastrahlern nur einen Schlag bekommen und keinen Krebs.

.
Teilchen gleicher Ladung stoßen sich ab.

Ja, aber ich kann auch ein Auto anschieben, wenn es aber mit 200 km/h auf mich zufährt, dann nicht.
Um ein Elektron mit der Energie von 1 MeV durch Coulombkräfte abzubremsen müsste man eben auch eine Millionen Volt entgegensetzten.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: McFire am 12. März 2015, 22:15:46
Gute solide Erklärung.

Und......


 in einem Jahr wird er immernoch und wieder seine Erfindungen anpreisen.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Jura am 13. März 2015, 09:26:22
Ja, er möchte ev. auch seine 6MW Spaltproduktbatterie für ein Marsraumschiff an Russen verkaufen!

Ich dachte du hast Kontakte zur russischen Raumfahrtagentur.

Gruß,
Jens

Zunächst, jeder Erfinder und Entwickler präsentiert seine Erzeugnisse auf entsprechenden Messen und Ausstellungen, hat auch  entsprechende Webseiten und natürlich die Patente. Das anpragen von angeblichen Erfindungen auf Forenseiten ist für mich absolut unserös.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Schillrich am 13. März 2015, 10:00:09
Hallo zusammen,

wir wollen hier Nukleartechnik für Raumfahrt ordentlich diskutieren. Als Richtschnur für "ordentliche Konzepte" gelten hier die TRL>=3:
http://www.raumfahrer.net/forum/smf/index.php?topic=4622.0 (http://www.raumfahrer.net/forum/smf/index.php?topic=4622.0)

TRL3 hierß "Analytical & experimental critical function and/or characteristic proof-of-concept". Um das zu erreichen, ist
aktive Entwicklung und Forschung notwendig (also keine bloßes Theoretisieren). Es müssen Arbeiten geschehen, um die Theorie zu validieren (ausprobieren), um die Vorhersagen zur Anwendung zu bestätigen/zu verwerfen. Funktion und Leistung müssen demonstriert werden, u.a. mit experimentellen Belegen.

Die hier definierte Batterie ist nicht TRL3. Alle weiteren Beiträge dazu werde ich löschen.

@Jens
Nimm TRL3 als Richtschnur. Alles, was tiefer ist, passt nicht in unser Forum. Indem du deine Idee überall und immer wieder anbringst, schädigst du die Themen. Für deine Ideen gibt es andere Plattformen im Internet ...
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Ruhri am 13. März 2015, 11:16:57
Alle Spaltprodukte die mit einem Neutroneneinfang nicht zu spaltbaren Nukliden erbrütet werden, sind nach meiner Meinung unkritisch.
Alles was durch Neutroneneinfang zu Spaltbarem werden kann oder durch schnelle Neutronen spaltbar ist, ist kritisch
So meine Definition dazu.
Eine Skizze zur Spaltproduktbatterie gibt es jetzt im overunity Forum.

Gruß,
Jens

Das entspricht auch nicht dem, was ich über die Themen Isotopen und spaltbares Material verstanden habe. Also, schauen wir es uns das einmal genau an.

"Spaltbar" nennt man ein Isotop, deren Atomkern sich relativ leicht (etwa mit lansamen Neutronen) in zwei annähernd gleichgroße Bruchstücke zerteilen lässt und dabei aufgrund der Bindungsenergien Energie freisetzen kann. Diese Spaltprodukte sind immer radioaktiv wegen des hohen Neutronenüberschusses und zerfallen per Betazerfall, bei dem ein Neutron in ein Proton umgewandelt wird. Die Zerfallsreihe läuft dann weiter, bis irgendwann ein stabiles Isotop entsteht. Ein spaltbarer Atomkern entsteht indes niemals, weil das ursprüngliche Spaltprodukt bereits viel zu leicht war, auch nicht durch Neutroneneinfang. Wie gesagt, müssen die Spaltprodukte sogar Neutronen loswerden, um einen stabilen Zustand zu erreichen.

Und die andere Aussage? Das gut spaltbare 239Pu entsteht durch Neutroneneinfang und Betazerfall aus 238U, das aber auch selber durch schnelle Neutronen spaltbar ist. Was ist daran aber "kritisch"? 238U ist zwar spaltbar, aber die Wahrscheinlichkeit dafür ist nicht gerade sehr hoch. Wahrscheinlicher ist es, dass es zu 239Np und 239Pu transmutiert oder per Alphazerfall zu 234Th.

Soviel zur Kernphysik hinter dieser angeblichen "Spaltproduktbatterie".
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Jens am 25. Juli 2015, 09:45:41
Nein, es geht um die Spaltung von 238U (oder aehnlicher Stoffe) direkt durch hochenergetische Neutronen, welche bei der Fusion freigesetzt werden. Das gleiche Prinzip wie in Wasserstoffbomben nach dem Teller-Ulam Design mit Uranmantel um die Fusionsstufe.

Der Wirkungsquerschnitt ist bei Uran 238 sehr klein.
Es ist schlecht spaltbar auch mit schnellen Neutronen.
Wir brauchen aber gut spaltbares Plutonium oder Uran 235
mit großem Wirkungsquerschnitt.

Gruß,
Jens

Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Jens am 26. Juli 2015, 13:19:42
Man kann das Problem des kleinen Wirkungsquerschnittes bei Uran 238 mittels Brutreaktor
speziel eines Laufwellenreaktors umgehen.
Konzept dazu gibt es im Bastlerforum unter neue Antriebstechniken.

Gruß,
Jens
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Ruhri am 26. Juli 2015, 13:31:11
Allerdings weiß bislang noch niemand genau, ob der Laufwellenreaktor überhaupt funktionieren würde bzw. welche technische Schwierigkeiten bei seiner Realisierung auftreten könnten. Das Generation IV International Forum (https://de.wikipedia.org/wiki/Generation_IV_International_Forum) setzt jedenfalls auf andere Brüter- bzw. Reaktorkonzepte, als da wären:


Vor 2030 bis 2045 tut sich da aber bzgl. Realisierung überhaupt nichts, und der Laufwellenreaktor käme vermutlich erst lange danach.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: D.H. am 26. Juli 2015, 15:50:45
Ob davon je mals was im großen Maßstab umgesetzt wird? Die Brutreaktoren dümpeln eher vor sich hin (siehe z.B. die Anlage in Japan, Ziel der Inebtriebnahme irgendwo bei 2050)...

Irgednwie werden dann doch eher (wenn überhaupt) die Klassiker wie der Siede- und der Druckwasserreaktor gebaut.

Ich kann mich erinnern, dass diese Ziele schon sehr lange bestehen, wirklich was draus geworden ist nie was.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Ruhri am 26. Juli 2015, 16:05:38
Das wird sich zeigen. Die zurzeit in Bau befindlichen Druckwasserreaktoren in Finnland und Frankreich, aber auch die geplanten in Großbritannien, gehören allesamt zur dritten Generation - und von der ist wohl noch kein einziges am Netz. Die vierte Generation kommt naturgemäß später.

Der Laufwellenreaktor (https://de.wikipedia.org/wiki/Laufwellen-Reaktor) findet immer wieder seine Anhänger, z.B. Bill Gates, der Geld für die Forschung bereit gestellt hat. Wenn man aber bedenkt, dass die Idee auch schon wieder aus den 50er Jahren des letzten Jahrhunderts stammt und nach wie vor mit dem Etikett "theoretisch" daherkommt, ist mit einer Realisierung eher nicht zu rechnen, nicht kurz- oder mittelfristig, vielleicht sogar niemals. Der von mir oben erwähnte Flüssigsalzreaktor war übrigens, ebenfalls in den atombegeisterten 50er Jahren erdacht, als Flugzeugantrieb vorgesehen.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Haus Atreides am 26. Juli 2015, 23:03:27
Flüssigsalzreaktoren werden auch immer wieder alle Jahre wieder hochgehypt. Meistens von der "Thorium" Lobby, die es immer als Energiequelle der Zukunft präsentiert.

Zwar produziert ein Thorium Reaktor weniger Atommüll, dafür strahlt dieser aber stärker und sorgt auch im Reaktor für eine stärkere Strahlenbelastung.

Aber allmählich werden wir offtopic.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Ruhri am 26. Juli 2015, 23:21:51
Das sind wir wohl, aber wer glaubt schon daran, dass wir in absehbarer Zeit einen Fusionsantrieb haben werden? Selbst Fission ist da bereits Off-Topic.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Schillrich am 29. Juli 2015, 06:40:55
Fissions-Beiträge aus dem Fussions-Thread hier zusammengelegt.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: ZeT am 28. August 2015, 19:48:22
Ein interessanter Artikel bezüglich Kernfusion:

http://www.spiegel.de/wissenschaft/technik/kernfusion-physiker-feiern-zaehmung-der-heissen-gaswolke-a-1050349.html (http://www.spiegel.de/wissenschaft/technik/kernfusion-physiker-feiern-zaehmung-der-heissen-gaswolke-a-1050349.html)

Im groben geht es darum, das Wissenschaftler eine Fusion auf Basis von Wasserstoff und Bohr erzielt haben, was in drei Heliumkerne zerfällt die sehr effizient Spulen zur Erzeugung elektrischer Energie antreiben können.

Klingt äusserst interessant.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Haus Atreides am 29. August 2015, 23:16:29
http://news.sciencemag.org/physics/2015/08/secretive-fusion-company-makes-reactor-breakthrough (http://news.sciencemag.org/physics/2015/08/secretive-fusion-company-makes-reactor-breakthrough)

Und dieser Artikel aus dem Jahr 1998 ist sicher auch interessant.  (Denn das Bor Konzept kam mir irgendwie bekannt vor.  ;) )

http://www.wissenschaft.de/archiv/-/journal_content/56/12054/1620887/Fernziel-Kernfusion/ (http://www.wissenschaft.de/archiv/-/journal_content/56/12054/1620887/Fernziel-Kernfusion/)

Edit: Der SPON Artikel hat übrigens ein trauriges Detail nicht berichtet.

http://news.uci.edu/press-releases/uci-nuclear-fusion-pioneer-norman-rostoker-dies-at-89/ (http://news.uci.edu/press-releases/uci-nuclear-fusion-pioneer-norman-rostoker-dies-at-89/)

Firmengründer Norman Rostoker ist Anfang des Jahres im Alter von 89 Jahren verstorben.

Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Rücksturz am 28. Dezember 2015, 19:11:14
"USA: Plutonium-238-Probe für NASA produziert
Das Oak Ridge National Laboratory (ORNL) gab am 22. Dezember 2015 bekannt, dass man eine Probe von rund 50 Gramm Plutonium-238 produziert habe. Die Herstellung des Materials erfolgte im Rahmen eines maßgeblich von der US-amerikanischen Luft- und Raumfahrtagentur (NASA) finanzierten Programms zur Herstellung des Materials für Raumfahrtanwendungen."

Weiter im Portal mit einem Artikel von Thomas Weyrauch:
http://www.raumfahrer.net/news/raumfahrt/28122015122433.shtml (http://www.raumfahrer.net/news/raumfahrt/28122015122433.shtml)

LG
Rücksturz
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: thecrusader am 21. September 2016, 11:06:27
Hier gibt es eine sehr interessante Video-Collage zum Thema Flüssig Salz Reaktor:

https://www.youtube.com/watch?v=0BybPPIMuQQ (https://www.youtube.com/watch?v=0BybPPIMuQQ)

Geschnitten und aufgemacht wie eine gute Doku. Allerdings auf englisch.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: McPhönix am 22. September 2016, 15:31:42
Interessant wäre dabei vlt -
- kann man bei zunehmender Erkenntnis diesen Reaktor stark verkleinern?
- enthält das hier erwähnte neu (!) erzeugte Plutonium ein Isotop, was für MTG geeignet ist ?

http://www.ingenieur.de/Fachbereiche/Kernenergie/Schneller-Brueter-in-Russland-laeuft-jetzt-voller-Leistung (http://www.ingenieur.de/Fachbereiche/Kernenergie/Schneller-Brueter-in-Russland-laeuft-jetzt-voller-Leistung)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Matjes am 22. September 2016, 23:50:00
Entschuldigung

Schnelle Brüter vernichten kein Plutonium, sondern erzeugen Plutonium für Atombomben.
Es gab im Westen - hier in Deutschland (Kalkar) - eine zivile Anwendung,
die lange vor Fertigstellung beendet wurde. Sie ist heute ein Industriedenkmal und Freizeitpark.
In Russland wird Plutonium durch schnelle Brüter nicht vernichtet - im Gegenteil.

Schnelle Brüter haben einen militärischen Auftrag. Und ein bischen kriegt die Raumfahrt ab.
Schnelle Brüter sind gut verstanden und werden optimal gebaut.
Große Brüter, mittlere Brüter und kleine Brüter.
Sie erzeugen aus Uran 238 durch Neutroneneinfang Plutnium 239,
der zum Bau von Atombomben notwendig ist.

Ich weiß nicht was ein MTG ist. Ich kenne nur RTG. RadioactiveThermalGenerator.
Radioaktiver Zerfall produziert Wärme. Mit dieser Wärme wird elektrische Energie erzeugt
(umgekehrter Seebeck-Effekt). Und es funktioniert gut. In zahlreichen Sonden.
(Voyager, Curiosity und viele mehr) Es geht um Leistungen im niedrigen Wattbereich.

Matjes



Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: websquid am 22. September 2016, 23:59:57
Schnelle Brüter vernichten kein Plutonium, sondern erzeugen Plutonium für Atombomben.
Das ist so pauschal nicht korrekt, sondern eine Frage des eingefüllten Brennstoffs und des sich daraus ergebenden Brutverhältnisse. Die russischen Reaktoren werden aktuell tatsächlich mit einem Brutverhältnis <1 betrieben, um Atomwaffen-Plutonium zu vernichten.

Was den Einsatz in RTGs betrifft: Ist nicht möglich, Brutreaktoren erzeugen Pu-239, RTGs benötigen Pu-238 mit sehr viel kürzerer Einsatzzeit.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Matjes am 23. September 2016, 00:12:02

Is ja toll. Rusland vernichtet Plutonium. Das finde ich gut.
Plutonium ist ein Teufelszeug. Wech damit.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: McPhönix am 23. September 2016, 01:14:20
Aha , das mit den Isotopen ist mir dann klar.
Natürlich meinte ich RTG, aber das kommt davon wenn man Elektronik zusammenlötet und zwischendurch im Forum postet :D  ;)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: thecrusader am 23. September 2016, 09:49:49
Interessant wäre dabei vlt -
- kann man bei zunehmender Erkenntnis diesen Reaktor stark verkleinern?
Hat die Air Force bereits. https://en.wikipedia.org/wiki/Aircraft_Reactor_Experiment (https://en.wikipedia.org/wiki/Aircraft_Reactor_Experiment) Ist aber schon lange her.

 Es gibt euch einen TED-Talk von Kirk Sorensen mit primäre Raumfahrtbezug zu dem Thema: https://www.ted.com/talks/kirk_sorensen_thorium_an_alternative_nuclear_fuel (https://www.ted.com/talks/kirk_sorensen_thorium_an_alternative_nuclear_fuel)
Nach allem was ich bis her zu diesem Thema erfahren habe, wäre das die beste Lösung für Raumfahrt und das Leben auf der Erde. Abgebrannte Brennstäbe rein und was am Ende herauskommt kann man nach 300 Jahren wieder anfassen.


Hier ein deutsches Video von Dr. Armin Huke vom Institut für Festkörper-Kernphysik: https://www.youtube.com/watch?v=Cb15C9eey8s (https://www.youtube.com/watch?v=Cb15C9eey8s)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: rok am 23. September 2016, 15:43:41
Der Flüssig-Salz-Reaktor ist ein AKW, das mit geschmolzenem Salz als Lösungsmittel für den radioaktiven Brennstoff arbeitet. Ein Vorteil gegenüber den üblichen Druckwasserreaktoren ist, dass er bei Normaldruck arbeitet und ein sehr geringes Gefährdungspotential zeigt. Auf arte gab es vor ein paar Tagen ein (ich nenn es mal Reklame-)Video zu dieser Technologie, ist z.Z. noch in der Mediathek zu finden:

http://www.arte.tv/guide/de/050775-000-A/thorium-atomkraft-ohne-risiko?autoplay=1 (http://www.arte.tv/guide/de/050775-000-A/thorium-atomkraft-ohne-risiko?autoplay=1)

Ein weiterer Vorteil dieserTechnologie ist die weltweit verfügbare Menge an Thorium.

Andererseits gibts natürlich immer Sichtweisen, die von Seiten der entsprechenden Industrie gepuscht werden.

Und der schwerste AKW-Unfall in Deutschland (der THTR-300 in Hamm) konnte die dabei abgegebene Menge an radioaktivem Material nur deswegen verbergen, weil kurz vor der Abgabe von hochradioaktiven Abgasen beim Reaktorbrand am 4.5.1986 die installierten Messgeräte im Abluftkamin wegen "Wartungsarbeiten" abgeschaltet wurden. Und in diesen Tagen die Tschernobyl-Wolke über Deutschland lag.

Und zum Thema nuklearer Flugzeugantrieb, der in den USA etwa 15 Jahre lang erforscht wurde (der basierte auf der Schmelzsalz-Technologie) gab es seitens der damals beteiligten Ingenieure eine vernichtende Kritik (s. arte-Video).


Robert

edit:

1. Das arte-Video wird am 10.10.2016 um 9:20 wiederholt (97 Min.)

2. Zum THTR-300:

https://de.wikipedia.org/wiki/THTR (https://de.wikipedia.org/wiki/THTR)

3. Zum THTR-Störfall:

https://de.wikipedia.org/wiki/Kernkraftwerk_THTR-300#Emission_radioaktiver_Aerosole_am_4._Mai_1986_unmittelbar_nach_dem_Tschernobyl-Unfall (https://de.wikipedia.org/wiki/Kernkraftwerk_THTR-300#Emission_radioaktiver_Aerosole_am_4._Mai_1986_unmittelbar_nach_dem_Tschernobyl-Unfall)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Schillrich am 23. September 2016, 18:23:30
...
Auf arte gab es vor ein paar Tagen ein (ich nenn es mal Reklame-)Video zu dieser Technologie, ist z.Z. noch in der Mediathek zu finden:

http://www.arte.tv/guide/de/050775-000-A/thorium-atomkraft-ohne-risiko?autoplay=1 (http://www.arte.tv/guide/de/050775-000-A/thorium-atomkraft-ohne-risiko?autoplay=1)
...


Witzig und peinlich in der Doku: Sie reden ständig von "Zellkernen" von Thorium, Plutonium und Uran ... Wer hat denn da synchronisiert? ... ok, eigentlich doch nur peinlich.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: R2-D2 am 23. September 2016, 18:39:42
Und der schwerste AKW-Unfall in Deutschland (der THTR-300 in Hamm) konnte die dabei abgegebene Menge an radioaktivem Material nur deswegen verbergen, weil kurz vor der Abgabe von hochradioaktiven Abgasen beim Reaktorbrand am 4.5.1986 die installierten Messgeräte im Abluftkamin wegen "Wartungsarbeiten" abgeschaltet wurden. Und in diesen Tagen die Tschernobyl-Wolke über Deutschland lag.

2. Zum THTR-300:

https://de.wikipedia.org/wiki/THTR (https://de.wikipedia.org/wiki/THTR)

3. Zum THTR-Störfall:

https://de.wikipedia.org/wiki/Kernkraftwerk_THTR-300#Emission_radioaktiver_Aerosole_am_4._Mai_1986_unmittelbar_nach_dem_Tschernobyl-Unfall (https://de.wikipedia.org/wiki/Kernkraftwerk_THTR-300#Emission_radioaktiver_Aerosole_am_4._Mai_1986_unmittelbar_nach_dem_Tschernobyl-Unfall)
Der THTR-300 war aber kein eigentlicher Thorium-Reaktor, und erst recht keiner mit Flüssigsalz, der in der arte-Doku vorgestellt ("beworben") wurde.
Es handelte sich vielmehr um einen Kugelhaufenreaktor mit Graphit als Moderator und durch Helium gekühlt - eine ganz andere Technik...
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: rok am 23. September 2016, 19:03:56
Hallo R2-D2,

ja, ich hätte das besser trennen müssen. Ich bin nur von der Werbung für die Thorium-Technologie im erwähnten arte-Video, insbesondere der Sicherheit, auf den (vermutlich) größten Störfall in Deutschland gekommen. Dasselbe Element, eine andere Technik. Sorry.

Robert

... aber selbstverständlich ist es ein Thorium-Reaktor ( THTR = ThoriumHochTemperaturReaktor).
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Pirx am 24. September 2016, 08:14:39
....
... aber selbstverständlich ist es ein Thorium-Reaktor ( THTR = ThoriumHochTemperaturReaktor).
Und ist ein Paradebeispiel für nicht beherrschte Technik, die man unbedingt großtechnisch umgesetzt bekommen wollte. Die Kugelumhüllungs-  bzw. Festigkeitsthematik war aber leider nicht gelöst. Das ist schon ein ausgemachter Skandal, was man sich da in Hamm erlaubt hat.

Gruß   Pirx
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: R2-D2 am 24. September 2016, 09:50:01
[..]
... aber selbstverständlich ist es ein Thorium-Reaktor ( THTR = ThoriumHochTemperaturReaktor).
Sorry, Zitat aus Wikipedia:
Zitat
Trotz seiner Bezeichnung als Thorium-Reaktor gewann er Energie im Wesentlichen, wie die meisten Kernkraftwerke, aus der Kernspaltung von Uran-235: Zwar bestand sein Kernbrennstoff zu 90 Prozent aus Thorium, aber dieses war zu weniger als 30 Prozent an seiner Energieerzeugung beteiligt.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: thecrusader am 24. September 2016, 10:10:38
Witzig und peinlich in der Doku: Sie reden ständig von "Zellkernen" von Thorium, Plutonium und Uran ... Wer hat denn da synchronisiert? ... ok, eigentlich doch nur peinlich.

ARTE ist meiner Meinung nach kaum zu gebrauchen. Die sehr sachliche und ausgewogene Dokumentation: https://www.youtube.com/watch?v=7nKRGWhXwIg (https://www.youtube.com/watch?v=7nKRGWhXwIg) von Derek Muller hat man einfach um die Vorteile der Atomkraft gekürzt. Die Doku gibt es übrigens auch auf YouTube.

Aber zurück zum Flüssig Salz Reaktor. Es kann keine Kernschmelze entstehen da das spaltbare Material bereits flüssig ist. Im Prinzip regelt sich der Reaktor alleine. Fällt die Entnahme der Wärme aus steigt natürlich die Temperatur. Mit steigender Temperatur dehnt sich die Flüssigkeit aus und die Kernfusion spaltung (fission, danke r2-d2) nimmt ab, sprich es wird weniger Wärme produziert. Unterhalb des Reaktors ist ein Abflussrohr welches permanent gekühlt wird um einen Pfropfen aus Salz zu erzeugen. Fällt diese Kühlung aus, wird der Pfropfen flüssig und der Brennstoff des Reaktors fließt dadurch ab und in ein Auffangbecken. Sollte es in den Leitungen des Reaktors zu einem Leck kommen, kühlt das austretende Salz ab, verfestigt es sich und verschließt das Leck. Der Reaktor wird unter Normaldruck betrieben, nur die Kraft zum Pumpen des Brennstoffes wird benötigt. Befeuern kann man den Reaktor auch mit verbrauchten(!!!) Uranbrennstäben. Der "Atommüll" der bei diesem Verfahren anfällt muss lediglich 300 Jahre gelagert werden und ist danach wieder harmlos.
Nach allem was ich bisher weiß, ist das die beste Möglichkeit unseren Atommüll los zu werden.

Und wenn ich an die Experimente der Air Force denke, glaube ich kaum das Solarzellen im Weltraum großen Sinn ergeben. Soweit ich weiß braucht man im Marsorbit schon die 1,5 fache Größe an Solarzellen um die die gleiche Menge Strom zu erzeugen wie im Erdorbit.

Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: R2-D2 am 24. September 2016, 12:21:27
Aber zurück zum Flüssig Salz Reaktor. Es kann keine Kernschmelze entstehen da das spaltbare Material bereits flüssig ist. Im Prinzip regelt sich der Reaktor alleine. Fällt die Entnahme der Wärme aus steigt natürlich die Temperatur. Mit steigender Temperatur dehnt sich die Flüssigkeit aus und die Kernfusion nimmt ab, sprich es wird weniger Wärme produziert.
[..]
sollte Kernspaltung oder Kernfission sein... (https://de.wikipedia.org/wiki/Kernspaltung (https://de.wikipedia.org/wiki/Kernspaltung))
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: thecrusader am 24. September 2016, 12:54:19
Richtig. Fission  ;)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: rok am 27. September 2016, 23:57:11
Ja, @ thecrusader, ich denke, du hast den Inhalt im Wesentlichen zusammengefasst, dabei wird ja auch deutlich zwischen den verschiedenen Reaktortypen unterschieden.  ;) ::)


Robert
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Doc Hoschi am 28. Dezember 2016, 22:36:13
Eine vollkommen neuartige Form der nuklearen Energieerzeugung wurde Ende November durch die Universität Bristol vorgestellt: Die sogenannte Diamantbatterie

https://www.youtube.com/watch?v=b6ME88nMnYE&feature=youtu.be (https://www.youtube.com/watch?v=b6ME88nMnYE&feature=youtu.be)

Offensichtlich war schon vorher bekannt, dass Diamanten in einem radioaktiven Strahlungsumfeld Spannung generieren. Nun beabsichtigt man aus radioaktiv kontaminierten Graphitblöcken aus Kernkraftwerken C-14 aus der äußersten Schicht zu extrahieren und daraus Diamanten zu erzeugen, die somit aus sich selbst (einen geringen) Strom erzeugen. Die Blöcke selbst sind danach weit weniger radioaktiv und können einfacher und günstiger gelagert werden.
Da die Beta-Strahlung von C-14 nicht einmal ein paar Zentimeter Luft überwinden kann, reicht offensichtlich bereits die Abscheidung einer dünnen nichtradioaktiven Diamantschicht um den C-14-Diamanten herum, um dessen Radioaktivität (fast) vollkommen abzuschirmen.

Zitat
Despite their low-power, relative to current battery technologies, the life-time of these diamond batteries could revolutionise the powering of devices over long timescales. The actual amount of carbon-14 in each battery has yet to be decided but one battery, containing 1g of carbon-14, would deliver 15 Joules per day.  This is less than an AA battery.  Standard alkaline AA batteries are designed for short timeframe discharge: one battery weighing about 20g has an energy storage rating of 700J/g. If operated continuously, this would run out in 24 hours. Using carbon-14 the battery would take 5,730 years to reach 50 per cent power, which is about as long as human civilization has existed
Quelle (http://www.bristol.ac.uk/news/2016/november/diamond-power.html)
Zitat
A diamond battery containing 20g of carbon-14 would deliver a small electrical charge of 300 joules per day. By contrast, an AA battery outputs 14,000 joules per day.
Quelle (https://www.rt.com/uk/369020-nuclear-battery-diamond-scientists/)

20 g C-14-Diamant könnten somit ca. 300 Joule Energie pro Tag liefern, während eine handelsübliche AA-Batterie wohl ca. 14000 Joule liefern kann, nur wäre letztere nach einem Tag Dauerbetrieb leer, während die Diamantbatterie nach 5730 Jahren immer noch 150 Joule pro Tag liefern könnte.

Als potentielles Einsatzfeld wird unter anderem die Satellitentechnik gesehen, nur welcher Satellit soll derart lange seinen Dienst tun? ;)
Ich finde das Thema trotzdem hochinteressant und hier zumindest eine Erwähnung wert. Dutzende solcher Diamanten in Reihe geschaltet entsprächen somit einer AA-Batterie, die (theoretisch) nach 5730 Jahre erst halbvoll ist. Mal ein vermeintlich sinnvoller Ansatz mit dem Umgang von Atommüll. Wahrscheinlich steht und fällt wie immer alles mit den Kosten.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 28. Dezember 2016, 23:19:24
das wären bei 20kg gerade mal 3,5W, nicht gerade viel
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: MR am 29. Dezember 2016, 00:25:48
Ist leider gewichtsmäßig vollkommen unsinnig. Bei einer Raumsonde wie New Horizons, die über 200 Watt benötigt, würde dann allein die Stromversorgung über 1 t wiegen. Zumal dürfte so eine Batterie nicht billiger sein als ein normaler RTG. Daher erschließt sich mir der Nutzen nicht.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: AN am 29. Dezember 2016, 07:00:05
Ist leider gewichtsmäßig vollkommen unsinnig. Bei einer Raumsonde wie New Horizons, die über 200 Watt benötigt, würde dann allein die Stromversorgung über 1 t wiegen. Zumal dürfte so eine Batterie nicht billiger sein als ein normaler RTG. Daher erschließt sich mir der Nutzen nicht.
Mit dem Preis oder den Kosten ist das so eine Sache. Da man für den Prozess eine völlig andere Infrastruktur benötigt als z.B. für die Erzeugung von Pu oder Po oder anderem Spaltmaterial für den RTG-Einsatz muss man wohl für einen guten Vergleich sehr sorgfältig analysieren.

Dass der Ansatz aus GB kommt, wundert mich in Bezug auf die Graphitblöcke nicht. Kann durchaus sein, dass bestimmte Nationen bevorzugt die Frage des Verbleibs radioaktiver Graphitblöcke zu klären haben. Was wohl bisher mit dem bestrahlten Graphit aus den westlichen Magnox-GCRs und den sowjetischen RBMKs geschehen ist?

Axel
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 29. Dezember 2016, 08:29:45
Die spezifische Leistung ist derart grottenschlecht das wir kaum noch diskutieren brauchen für Anwendungen in der Raumfahrt. Sinn macht so eine Batterie nur dort wo wirklich kein Zugriff auf andere Quellen möglich ist, wennig Energie benötigt wird diese extrem zuverlässig da sein muss.
Das könnte z.B. für Sensoren sein die nur sehr kurz aufwachen um Messergebnise zu senden.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Doc Hoschi am 29. Dezember 2016, 09:44:12
Daher erschließt sich mir der Nutzen nicht.
Dem schließe ich mich, was Raumfahrtanwendungen betrifft, vollkommen an. Dennoch scheint die NASA an der Technik tatsächlich interessiert zu sein.
Zitat
Scientists at NASA are reportedly interested in using the technology in space flight...

Dies war auch der einzige Grund, weshalb ich dieses Thema hier überhaupt gepostet habe. Es wurde ja auch nirgendwo von der Erfindung des "Fluxkompensators" für die Energieerzeugung auf Raumfahrzeugen gesprochen bzw. dass diese Technologie zukünftig die Hauptenergieversorgung darstellen soll.
Natürlich ist das ziemlich wenig, was da erzeugt wird. Wir wissen gegenwärtig auch absolut nichts über Optimierungspotential, Skalierbarkeit oder gar Wirtschaftlichkeit. Für mich ist diese Technologie daher eine sehr interessante Randnotiz. Ob sich daraus tatsächlich einmal etwas ergibt, wird abzuwarten sein.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: McPhönix am 29. Dezember 2016, 11:05:20
Interessant wird sowas für mich erst, wenn da steht "Die erzeigte Spannung kann gerichtet auf xxx an zwei Polen Y und Z verlustfrei abgenommen werden. Die Elemente sind reihen- und parallelschaltbar.
Danach kann man dann auch uber die notwendige Versorgungseinheit diskutieren.
Falls einfache Hochskalierung der Einzelelemente möglich ist, kann man entscheiden, ob es z.B. vlt interessant wird für Sat-Hibernation oder (nach Speicherung) Aussenden von ereignisgetriggerten Radioblitzen/signalen aus Fernraumsonden..
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 29. Dezember 2016, 14:24:43
Ok, ganz nutzlos ist das nicht unbedingt falls die Herstellung nicht auch extrem teuer ist.
mit 20t und 3,5kW und praktisch unbegrenzter Energie gibt's vielleicht doch Anwendungen.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: stefang am 29. Dezember 2016, 15:07:33
20 g C-14-Diamant könnten somit ca. 300 Joule Energie pro Tag liefern, während eine handelsübliche AA-Batterie wohl ca. 14000 Joule liefern kann, nur wäre letztere nach einem Tag Dauerbetrieb leer, während die Diamantbatterie nach 5730 Jahren immer noch 150 Joule pro Tag liefern könnte.

Kann mann nicht beides kombinieren? Also eine Baterie zyklisch mit einer Diamantbaterie aufladen, um dann größere Energiemengen abrufen zu können?  Wenn man z.B. das interstellare Medium erforschen will könnte ich mir gute Einsatzmöglichkeiten dafür vorstellen. Alle zwei Jahre eine Messung über lange Zeiträume könnten auch schon wertvoll sein.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: MpunktApunkt am 30. Dezember 2016, 10:42:00
20 g C-14-Diamant könnten somit ca. 300 Joule Energie pro Tag liefern, während eine handelsübliche AA-Batterie wohl ca. 14000 Joule liefern kann, nur wäre letztere nach einem Tag Dauerbetrieb leer, während die Diamantbatterie nach 5730 Jahren immer noch 150 Joule pro Tag liefern könnte.

Hallo,

falls das Konzept Kunstdiamanten aus C14 vorsieht, ist das wohl eine der besch... und unfinanzierbarsten Ideen die ich mir gleich nach Antimaterie vorstellen kann. Es sei denn, das Konzept funktioniert mit Diamantenstaub. Falls man aber Stücke braucht glaube ich nicht, dass man in absehbarer Zeit Industriediamanten in entsprechender Größe aus irgendeinem Kohlenstoffisotop herstellen kann.

Gruß

Mario
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Doc Hoschi am 15. Februar 2017, 07:21:57
Die NASA arbeitet offensichtlich seit 2015 (Vorarbeiten reichen weiter zurück) am sogenannten KiloPower Reaktor für elektrische Leistungen im Kilowattbereich (bis zu 10 kW), einem sehr kompakten Spaltungsreaktor mit Stirlingmotoren für Raumfahrtanwendungen (z.B. Tiefenraummissionen oder Marsoberfläche). Offensichtlich soll noch dieses Jahr ein nuklearer Demonstrator auf der Nevada National Security Site getestet werden.
https://www.rdmag.com/article/2017/02/nuclear-reactors-power-space-exploration (https://www.rdmag.com/article/2017/02/nuclear-reactors-power-space-exploration)

(https://www.raumfahrer.net/forum/yabbfiles/Attachments/up060620.jpg)
Quelle: rdmag.com

Die Erkenntnisse aus dem Projekt sollen später u.U. in einen MegaPower Reaktor einfließen (allerdings für irdische Anwendungen).

Mehr zum Thema:
https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20160012354.pdf (https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20160012354.pdf) (recht aktuelle PowerPoint von 2016)
https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20140017750.pdf (https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20140017750.pdf) (Publikation 2014)

Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Hugo am 15. Februar 2017, 07:49:24
Sehe ich das richtig, die NASA entwickelt einen ÜBERKRITISCHEN Nuklearen Reaktor für die Raumfahrt? Das war doch gerade die einzige Sicherheit in der Raumfahrt, daß alle Reaktoren unterkritisch arbeiteten. Somit gab es nur einen Betriebszustand welchen man stabil halten musste in jeder Fehlersituation. Und das war relativ einfach. Wenn er Überkritisch arbeitet, habe ich gleich wieder mehrere Betriebszustände von denen so ziemlich alle außer einer (Cold Shutdown) nur mit aktiver und funktionierender Kühlung gehalten werden kann. Wie in einem echten Atomkraftwerk auch. Und dieser Cold Shutdown ist leider nur aktiv manuell und zusätzlich noch langsam zu erreichen. Ich bin mal über die Konstruktionspläne welche man der Öffentlichkeit geben wird, gespannt.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: wulf 21 am 15. Februar 2017, 11:24:22
Ist vermutlich auch ein Grund weswegen sämtliche Missionskonzepte, die in der Powerpoint vorgestellt wurden neben dem Kilopower-Reactor mit mehreren RTGs ausgestattet sind. So kann das Raumfahrzeug und die Kühlung immer noch in einem fail safe mode funktionieren, wenn der Reaktor heruntergefahren werden muss.

Ich denke mal, aus Sicherheitsgründen wird man wird den Reaktor frühestens hochfahren, wenn man bereits auf einer Fluchtbahn von der Erde ist.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Doc Hoschi am 15. Februar 2017, 11:50:52
Ich denke das ist anders gemeint. Schaut man sich zum Beispiel die vorgeschlagene Trojan-Tour-Mission an, so wird in der Präsentation aufgelistet, dass diese entweder 8 MMRTGs (Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator) oder 6 ASRGs (Advanced Stirling Radioisotope Generator) oder eben einen KiloPower Reaktor verwenden könnte.

Aus der ASRG-Entwicklung hat sich die NASA zumindest offiziell ohnehin zurückgezogen......und 8 MMRTGs wären schon happig was die Plutonium-238 Vorräte der NASA betrifft (aber da kann das ORNL ja nachproduzieren).
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Doc Hoschi am 16. Februar 2017, 07:36:22
Auch China möchte bis 2020 einen Kernreaktor für Weltraumapplikationen fertig haben und 2025 starten. Leistungsbereich: 100 kW (also 20 mal mehr als der russische Topaz-Reaktor)
http://www.spaceflightfans.cn/9460.html (http://www.spaceflightfans.cn/9460.html)

Damit beschäftigen sich gegenwärtig alle drei großen Raumfahrtnationen mit Weltraumreaktoren.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: McPhönix am 16. Februar 2017, 11:44:29
Interessant wäre für mich , ob man auch mal dahin kommt zu sagen "Ja früher hatte man auch vor dem Feuer Angst. Aber inzwischen stehen die verschiedensten Löschmittel für unterschiedliche Brandbedingungen bereit. Ausgreifte Warnanlagen geben frühzeitig Signal. Warum also auf die Anwendung des Feuers verzichten?".
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Terminus am 17. Februar 2017, 06:17:07
Interessant wäre für mich , ob man auch mal dahin kommt zu sagen "Ja früher hatte man auch vor dem Feuer Angst. Aber inzwischen stehen die verschiedensten Löschmittel für unterschiedliche Brandbedingungen bereit. Ausgreifte Warnanlagen geben frühzeitig Signal. Warum also auf die Anwendung des Feuers verzichten?".

Ja, das wäre natürlich genial. Aber was sollte das für ein "Löschmittel" sein? Es müsste ja auf Atomteilchenniveau funktionieren und zwar im selben Zeitmaßstab wie die Kernspaltung selbst oder wenigstens wie deren Kettenreaktion.

Das heißt, eine solche "Atomfeuer-Löschtechnik" müsste definitiv feststellen können, dass eine Kettenreaktion an jeder beliebigen (atomteilchengroßen) Stelle innerhalb des (dezimeter- bis metergroßen) Reaktorraums gerade prompt überkritisch wird, und dann ihrerseits so schnell reagieren können, dass diese beginnende Überkritikalität sofort im Keim erstickt wird, noch bevor sich die ersten Dampfblasen im Kernbrennstoff bilden und das Ganze irreparabel auseinandertreiben...

Gibt es sowas mittlerweile?

Außerdem werden beim chemischen Feuer, wenn es mal außer Kontrolle gerät, noch halbwegs überschaubare Kräfte frei. Seien wir mal ehrlich, eigentlich wäre die Kernkraft eine geile Energietechnik. Ab und zu eine Meilerexplosion könnte sich eine Zivilisation m.E. sogar noch leisten, wenn dabei maximal das Kraftwerk und seine unmittelbare Umgebung beschädigt würde. (Vergleichbar z.B. mit Munitionsfabriken, Raffinerien usw, da geht man das Risiko ja auch ein, siehe z.B. die Dioxinkatastrophe von Seveso.) Aber so ist es ja nicht. Es können genug Energien und Schadstoffe frei werden, um ganze Landstriche auf Jahrzehnte zu verwüsten. Und das geht nicht. :(
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: HausD am 17. Februar 2017, 07:48:33
... natürlich genial. Aber was sollte das für ein "Löschmittel" sein? Es müsste ja auf Atomteilchenniveau funktionieren ...
Gibt es, macht es: Wasserstoff, Wasser, Graphit, ... Cadmium, Beryllium, ...   (s. hier Moderatoren (https://de.wikipedia.org/wiki/Moderator_(Physik)#Moderationsf.C3.A4higkeit))

Gruß, HausD
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: AN am 17. Februar 2017, 09:56:58
Interessant wäre für mich , ob man auch mal dahin kommt zu sagen "Ja früher hatte man auch vor dem Feuer Angst. Aber inzwischen stehen die verschiedensten Löschmittel für unterschiedliche Brandbedingungen bereit. Ausgreifte Warnanlagen geben frühzeitig Signal. Warum also auf die Anwendung des Feuers verzichten?".

Ja, das wäre natürlich genial. Aber was sollte das für ein "Löschmittel" sein? Es müsste ja auf Atomteilchenniveau funktionieren und zwar im selben Zeitmaßstab wie die Kernspaltung selbst oder wenigstens wie deren Kettenreaktion.

Das heißt, eine solche "Atomfeuer-Löschtechnik" müsste definitiv feststellen können, dass eine Kettenreaktion an jeder beliebigen (atomteilchengroßen) Stelle innerhalb des (dezimeter- bis metergroßen) Reaktorraums gerade prompt überkritisch wird, und dann ihrerseits so schnell reagieren können, ...
Zur Erinnerung: Das ist genau das, was in Tschernobyl nicht funktioniert hat und zu den bekannten Folgen führte. Vorher dachte man, die Konstruktion wäre sicher. Nachher hat man andere Reaktoren stillschweigend modifiziert ....

Axel
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: McPhönix am 17. Februar 2017, 13:26:35
Freilich haben wir diese Löschmittel noch nicht oder können sie noch nicht richtig handhaben. Deshalb "...dahin kommt".
Daß man z.B. brennendes Benzin in größeren Mengen nicht mit Wasser löschen kann, mußte man auch erst mal erkennen.

Atomreaktor-Unfälle sind evtl. ein schlechtes Beispiel, weil viele Reaktoren heute wohl eher "profitoptimiert" als sicherheitsoptimiert betrieben werden. Hin und wieder kam ja schon mal etwas durch in der Presse.

Fakt ist - ohne Atomkraft sind zukünftige Unternehmungen, die aus dem Vorgarten der Erde  hinausführen sollen, wohl nicht zu stemmen.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: AN am 17. Februar 2017, 14:10:38
Freilich haben wir diese Löschmittel noch nicht oder können sie noch nicht richtig handhaben. Deshalb "...dahin kommt". ...
Das hängt halt extrem vom Reaktortyp ab. Für Leichtwasserreaktoren gibt es z.B. borsäurehaltiges Wasser.

Zitat
....Atomreaktor-Unfälle sind evtl. ein schlechtes Beispiel, weil viele Reaktoren heute wohl eher "profitoptimiert" als sicherheitsoptimiert betrieben werden....
Ich find´, sie sind ein gutes Beispiel. Wozu profitorientierter Raumfahrbetrieb so ab und an schon geführt hat, ist doch bekannt. Ich erinnere nur an den Ariane-5-Jungfernflug, und den Krampf mit den STS-Feststoffboostern, der mit jahrelangem Vorlauf zu STS-51L geführt hat.

Axel
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: AN am 17. Februar 2017, 14:21:48
... natürlich genial. Aber was sollte das für ein "Löschmittel" sein? Es müsste ja auf Atomteilchenniveau funktionieren ...
Gibt es, macht es: Wasserstoff, Wasser, Graphit, ... Cadmium, Beryllium, ...   (s. hier Moderatoren (https://de.wikipedia.org/wiki/Moderator_(Physik)#Moderationsf.C3.A4higkeit))

Gruß, HausD
Den Moderator nimmt man doch gerade her, um die Kettenraktion aufrechtzuerhalten - durch Abbremsung von Neutronen, die dann als thermische Neutronen wieder Kernzerfälle anstoßen können.

Zum "Löschen" brauchst Du einen Neutronenfänger - z.B. das bereits erwähnte Bor.

Im Falle von Tschernobyl hatten die Steuerstäbe zum Einfangen von Neutronen eine extrem unangenehme Sonderheit: Ihre Spitzen bestanden aus Graphit, genau dem Material, das in den Reaktorblöcken von Tschernobyl als Moderator verwendet wurde. Beim Versuch, die Steuerstäbe einzufahren, ging die Reaktivität weiter rauf ...

Axel
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: AN am 17. Februar 2017, 14:47:43
...
Aber zurück zum Flüssig Salz Reaktor. Es kann keine Kernschmelze entstehen da das spaltbare Material bereits flüssig ist. Im Prinzip regelt sich der Reaktor alleine. Fällt die Entnahme der Wärme aus steigt natürlich die Temperatur. Mit steigender Temperatur dehnt sich die Flüssigkeit aus und die Kernfusion spaltung (fission, danke r2-d2) nimmt ab, sprich es wird weniger Wärme produziert.
so weit einverstanden ...

Zitat
Unterhalb des Reaktors ist ein Abflussrohr welches permanent gekühlt wird um einen Pfropfen aus Salz zu erzeugen. Fällt diese Kühlung aus, wird der Pfropfen flüssig und der Brennstoff des Reaktors fließt dadurch ab und in ein Auffangbecken.
Das betriebssicher zu bekommen, war immer eines der vielen Probleme, so weit ich weiß.

Zitat
Befeuern kann man den Reaktor auch mit verbrauchten(!!!) Uranbrennstäben.
Das ist der Punkt, wo es regelmäßig abenteuerlich wird. Man wird die Brennstäbe sicher nicht mal eben so komplett in die Salzschmelze werfen.
 
Um das "Wertvolle" aus dem Atommüll weiter verwenden zu können, wird man um eine Form der sogenannten "Wiederaufarbeitung" nicht herum kommen - mit allen nachteiligen Folgen, unter anderem einer Müllmengenvervielfältigung.

Übrigens gibt es einen Ort in der Schweiz, wo sie immer genau sagen können, wann im "Wiederaufbereitungszentrum" La Hague an der französischen Kanalküste wieder Brennelemente aufgesägt wurden. 

Wirksame Filter, die insbesondere radioaktives Tritium zurückhalten, wären angesagt. Das Zeug geht durch die allerkleinste Poren.

Axel
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Doc Hoschi am 17. Februar 2017, 14:54:15
..und den Krampf mit den STS-Feststoffboostern, der mit jahrelangem Vorlauf zu STS-51L geführt hat.

Sorry, wenn ich den Diskussionsfluss durcheinanderbringe, aber ich denke das sollte man so nicht stehen lassen.
Was hat die Katastrophe bei STS-51L mit Profitorientierung zu tun? Vielleicht mit Überheblichkeit/Falscheinschätzung/Ignoranz/Fahrlässigkeit, aber Profitorientierung?
Sicher, die O-Ring-Konstruktion barg seinerzeit durchaus bereits jahrelang bekannte Risiken, aber die Katastrophe geschah doch wohl eindeutig aufgrund der Temperaturbedingungen an dem Tag, bzw. der Entscheidung der NASA dann zu starten.

Was das Ariane 5-Beispiel betrifft, kann man ebenso diskutieren.....   
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: AN am 17. Februar 2017, 15:01:12
STS-51L ist gewiss nicht die Folge einer einzelnen Fehlentscheidung an einem einzigen Tage ....

Man könnte zum Beispiel sagen, Thiokol (der Boosterhersteller) wollte kein Geld in die Entwicklung sichererer Booster stecken und in dem Kontext am betreffenden Tag auch nicht verantwortlich für ein "no show" sein ...  etc.. Der NASA war gewiss nicht an Verzögerungen im Flugplan gelegen, und sie spekulierte auf einen kommerziellen Einsatz des Shuttle im Satellitenstartgeschäft ....

Interessante Frage: Wenn das ein Erfolgsmodell geworden wäre, wo wären denn die Einnahmen hingegangen? Und an wenn haben die Kunden bezahlt, für die Shuttles Comsats ins All gebracht haben? Ok, ich schweife ab ...

Axel
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Doc Hoschi am 17. Februar 2017, 15:08:35
Da sind wir getrennter Meinung (und mir sind die Erkenntnisse bzgl. der O-Ring-Risiken seit 1977 bekannt), aber das ist nicht der Punkt, denn selbst wenn, erklärt das nicht den Zusammenhang mit Profitorientierung.
Nicht die Herstellerfirma hat hier versucht Kosten zu vermeiden und die NASA macht keinen Profit.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: McPhönix am 17. Februar 2017, 15:16:56
Zitat
Zitat AN
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    ....Atomreaktor-Unfälle sind evtl. ein schlechtes Beispiel, weil viele Reaktoren heute wohl eher "profitoptimiert" als sicherheitsoptimiert betrieben werden....
-------------------------
Ich find´, sie sind ein gutes Beispiel. Wozu profitorientierter Raumfahrbetrieb so ab und an schon geführt hat, ist doch bekannt. Ich erinnere nur an den Ariane-5-Jungfernflug, und den Krampf mit den STS-Feststoffboostern, der mit jahrelangem Vorlauf zu STS-51L geführt hat.

Eigentlich meinte ich es auch so herum. Nämlich daß Profitoptimierer allenfalls eine beratende, aber keine befehlende Funktion haben dürfen.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: rok am 17. Februar 2017, 20:12:02
Nun werden Atomkraftwerke auf der Erde von "Profitoptimierern" (Profitmaximierern) betrieben und nicht von Forschungseinrichtungen oder unter wesentlicher staatlicher Kontrolle. Daher unterscheidet sich das Thema AKW auf der Erde doch erheblich vom Ausgangspunkt dieses Threads.

Robert
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Kelvin am 17. Februar 2017, 20:50:59
Nun werden Atomkraftwerke auf der Erde von "Profitoptimierern" (Profitmaximierern) betrieben und nicht von Forschungseinrichtungen oder unter wesentlicher staatlicher Kontrolle. Daher unterscheidet sich das Thema AKW auf der Erde doch erheblich vom Ausgangspunkt dieses Threads.

Was für Glück, daß Projekte unter staatlicher Leitung so viel zuverlässiger, innovativer und wirtschaftlicher laufen, und die Raumfahrt nicht auf die kapitalistischen Profitmaximierer angewiesen ist.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Ldf am 24. Juni 2017, 11:28:50
Schlecht recherchiert. In Europa werden die allermeisten KKW von staatlichen Organisationen, bzw. Unternehmen in Staatsbesitz betrieben: Frankreich, Ukraine, Rußland, Bulgarien, Slovakei, ...

Private Unternehmen sind eher die Ausnahme.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: rok am 24. Juni 2017, 15:24:49
Das ist so nicht richtig LdF.

Ich habe geschrieben, dass die AKW von "Profitoptimierern" betrieben werden und nicht unter wesentlicher staatlicher Kontrolle stehen.

Beispiel EDF (Frankreich) ist ein privatwirtschaftliches, börsengehandeltes Unternehmen. Zwar hat Frankreich einen hohen Anteil an den Aktien (derzeit wohl ca. 85%), bedingt auch durch unterstützende Notkäufe damit EDF nicht pleite geht, aber die Entscheidungen werden selbstverständlich hauptsächlich nach unternehmerischen Gesichtspunkten vom EDF-Vorstand getroffen.

https://de.wikipedia.org/wiki/%C3%89lectricit%C3%A9_de_France (https://de.wikipedia.org/wiki/%C3%89lectricit%C3%A9_de_France)

Oder schau dir an, was in Japan nach dem Fukushima-Ereignis läuft. Dort wird der Betreiber Tepco durch milliardenschwere Unterstützung vor dem Ruin bewahrt, ohne dass die Regierung in diesem Zusammenhang auch die Kontrolle über den Betrieb der AKW übernommen hätte.

https://de.wikipedia.org/wiki/Nuklearkatastrophe_von_Fukushima#Tepcos_Analyse.2C_Haftung_und_Finanzierung (https://de.wikipedia.org/wiki/Nuklearkatastrophe_von_Fukushima#Tepcos_Analyse.2C_Haftung_und_Finanzierung)

Aber das ist wie gesagt jetzt deutlich OT.

Robert
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: einsteinturm am 24. Juli 2017, 07:59:23
Interessant dieser Roboter:
 https://www.heise.de/newsticker/meldung/Vermutlich-geschmolzener-Kernbrennstoff-in-Fukushima-entdeckt-3780846.html?wt_mc=rss.ho.beitrag.atom (https://www.heise.de/newsticker/meldung/Vermutlich-geschmolzener-Kernbrennstoff-in-Fukushima-entdeckt-3780846.html?wt_mc=rss.ho.beitrag.atom)

Sollte man mal mit Reaktoren ins All aufbrechen, braucht man das! Aber wie kann man die Technik gegen so hohe Strahlung überhaupt schützen?

(Bei den Kosten von 165.000.000.000 muss ich traurig an all die Projekte der Forschung denken, aber es ist ja beim Militär noch viel schlimmer!)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Hugo am 24. Juli 2017, 08:05:40
Der Roboter ist nicht wirklich geschützt. Zumindest finde ich im Artikel absolut keine Angabe dazu, wie lange er der maximalen Strahlung aushalten kann. Eine Sekunde oder eher eine Minute?
In der Raumfahrt wird man das vermutlich nicht brauchen. Der Fall Fukushima wird dort nicht eintreten.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: McPhönix am 24. Juli 2017, 10:55:46
Ich würde da eher eine Stunde ansetzen. Das Dingel kann ja in dem Trümmergewirr nicht sehr flott  drauflos schwimmen. Hindernisse per Kamera betrachtet brauchen auch Zeit, sie und ihre Umgehung zu berechnen. Wenn man großzügig eine halbe Stunde abzieht, wo es noch durch Bereiche mit weniger Strahlung geht und daß die Umgebung Wasser ist, bleibt allerdings vermutlich immer noch ca eine halbe Stunde, da man ja möglichst aus mehreren Blickwinkeln aufnimmt.
Wenn man als Vergleich zu den 200 Sv die naturgegebenen ca 2 mS ( milli-S !) nimmt, dazu das Jahr mit 8600 Stunden, bleibt immernoch genug übrig, um Kamera und Elektronik zu schädigen. Man wird da wohl einen Kompromiß eingehen, da man ja im Gegensatz zu einem Rover keine Superqualität braucht.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Pirx am 23. August 2017, 15:44:32
... Also können wir den Atommüll überall dort abladen wo wir sicher niemals siedeln würden. Soweit ich weiß gibt es auf der Mondrückseite viele Krater mit mehreren Kilometern Durchmesser.  Einfach einen passenden aussuchen und allen Müll dort einschlagen lassen und gut is es für alle Zeit. Ach ja, jeden hoch radioaktiven Atommüll der nicht Trans mutiert wird, ist eine Riesen Sauerei wenn das auch in 500000 Jahren frei wird, beim Mond spielt das sicher keine Rolle, der Fällt uns nicht auf den Kopf weil er sich eh langsam von der Erde entfernt, und so ein Krater ohne weiteres 100Millionen Jahre Zeit hat abzuklingen.
Der Mond wird diesbezüglich darin http://large.stanford.edu/courses/2014/ph241/parekh2/docs/burns.pdf (http://large.stanford.edu/courses/2014/ph241/parekh2/docs/burns.pdf) diskutiert.

Zum "Müll-in-die-Sonne-schießen" heißt es da übrigens:

""F.
Solar
Impact
Sending the nuclear waste into the Sun also guarantees permanent isolation from man’s environment. The previous comments concerning solar system escape generally apply tothe solar impact mission. One major difference is that solar impact requires approximately 24 km/s AV.
This AV is beyond the capability of current chemical propulsion systems, and a  solar impact mission should be considered as impractical."

Interessante, durchaus gruselige Lektüre ....

Gruß   Pirx
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: rok am 23. August 2017, 21:18:02
Die NASA hat damals schon die "Deponierung" von radioaktivem Müll im All als nicht praktikabel bezeichnet.

Ein paar aktuelle Zahlen:

- erzeugter hochradioaktiver Müll (hpts. aus Kernkraftwerken) ca. 12.000 t/Jahr weltweit
- maximale Nutzlast für für eine relativ sichere interplanetare Bahn ca. 3 t (man möchte das Zeug schließlich nicht unbedingt im Erdorbit haben)
- das bedeutet ca. 4.000 Starts pro Jahr, bzw. ca. 10 Starts täglich und monatlich mehrere Fehlstarts mit einer anschließenden Deponierung in der Atmosphäre  ;)
- und dazu kommen die bereits vorhandenen ca. 300.000 t in sog. Zwischenlagern, die weitere 100.000 Raketenstarts erfordern würden

Der positive Effekt ist, dies würde die Entwicklung der Raketentechnik für diesen Einsatzbereich massiv fördern, denn bisher haben wir ja nur ca. 10 Starts in dieser Größenordnung pro Jahr.

Robert
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 24. August 2017, 01:25:36
Da muss ich dir recht geben, mit Raketen würde das selbst mit BFR noch zu teuer sein.
Machbar wäre das nur wenn man einen SpaceLift bauen kann, aber da ist derzeit nichts machbar.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Dominic am 20. September 2017, 14:51:05
Ich habe jüngst einen Artikel über neuere Entwicklungen in dem Bereich geschrieben: http://nuklearia.de/2017/09/18/raumfahrt-renaissance-der-kernspaltungsreaktoren/ (http://nuklearia.de/2017/09/18/raumfahrt-renaissance-der-kernspaltungsreaktoren/)

Anregungen, Kritik, Fragen?
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Terminus am 20. September 2017, 22:13:16
Ich habe jüngst einen Artikel über neuere Entwicklungen in dem Bereich geschrieben: http://nuklearia.de/2017/09/18/raumfahrt-renaissance-der-kernspaltungsreaktoren/ (http://nuklearia.de/2017/09/18/raumfahrt-renaissance-der-kernspaltungsreaktoren/)

Anregungen, Kritik, Fragen?

Wie teilen sich denn diese "300 bis 500 Mio. Dollar" auf? Also, welche komponenten des systems kosten wieviel?
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Dominic am 20. September 2017, 23:19:16
Ich habe jüngst einen Artikel über neuere Entwicklungen in dem Bereich geschrieben: http://nuklearia.de/2017/09/18/raumfahrt-renaissance-der-kernspaltungsreaktoren/ (http://nuklearia.de/2017/09/18/raumfahrt-renaissance-der-kernspaltungsreaktoren/)

Anregungen, Kritik, Fragen?

Wie teilen sich denn diese "300 bis 500 Mio. Dollar" auf? Also, welche komponenten des systems kosten wieviel?

Das hab ich wohl etwas irreführend um nicht zu sagen falsch formuliert...

Es handelt sich um eine größenordnungsmäßige Abschätzung des DOE welche die Entwicklungskosten beinhaltet. Ein Großteil dieser Summe könnte also durch die Zahl der Reaktoren die am Ende gebaut wird dividiert werden...

Quelle ist jedenfalls: https://yellowdragonblogdotcom.files.wordpress.com/2014/01/mcclure-130920.pdf (https://yellowdragonblogdotcom.files.wordpress.com/2014/01/mcclure-130920.pdf) (Folie 40)

Wie hoch der Anteil der Entwicklungskosten ist kann ich nicht sagen aber vermutlich ziemlich hoch.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Terminus am 21. September 2017, 10:54:46
Ich habe das wohl auch etwas oberflächlich gelesen. Du hattest ja auch ursprünglich geschrieben "inklusive enticklungskosten", aber das ist irgendwie nicht ganz durchgedrungen und ich habe es tatsächlich für den stückpreis eines reaktors gehalten und mich gefragt, was daran SO teuer sein soll. Okay, das war natütlich unsinn.

Ich hab gerade viel zeit (urlaub) und hab mir daher auch die quellen-PDF noch durchgelesen, v.a. diesen ersten test eines kilopower prototypen im LANL. Ganz interessant. :)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Dominic am 21. September 2017, 11:20:12
Ich habe das wohl auch etwas oberflächlich gelesen. Du hattest ja auch ursprünglich geschrieben "inklusive enticklungskosten", aber das ist irgendwie nicht ganz durchgedrungen und ich habe es tatsächlich für den stückpreis eines reaktors gehalten und mich gefragt, was daran SO teuer sein soll. Okay, das war natütlich unsinn.

Ich hab gerade viel zeit (urlaub) und hab mir daher auch die quellen-PDF noch durchgelesen, v.a. diesen ersten test eines kilopower prototypen im LANL. Ganz interessant. :)

Das hab ich nicht ursprünglich so geschrieben sondern gestern noch entsprechend umformuliert ;)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Terminus am 21. September 2017, 11:46:56
;) ;) ;) danke für deine ehrlichkeit, ich hab schon an mir gezweifelt. Als gute praxis gilt es ja in guten foren, solche nachträglichen wichtigen bearbeitungen irgendwie zu kennzeichnen, z.b. "Edit, Nachtrag, Update" und dergleichen. ;)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 21. September 2017, 12:33:28
und wie ist das mit Rechtschreibfehlern, ich mache öfter welche, vor allem wenn ich beim Posten etwas müde war, z.B. wie du gerade eben, mal die ganze Ehrlichkeit ;)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Dominic am 21. September 2017, 12:59:50
;) ;) ;) danke für deine ehrlichkeit, ich hab schon an mir gezweifelt. Als gute praxis gilt es ja in guten foren, solche nachträglichen wichtigen bearbeitungen irgendwie zu kennzeichnen, z.b. "Edit, Nachtrag, Update" und dergleichen. ;)

Eine automatische Kennzeichnung von Änderungen oder gar eine Versionshistorie ist bei Wordpress im Normalfall nicht vorgesehen, der Blog ist auch nicht mein eigener. Ich werde Änderungen in Zukunft eventuell manuell markieren.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Terminus am 21. September 2017, 14:50:51
und wie ist das mit Rechtschreibfehlern, ich mache öfter welche, vor allem wenn ich beim Posten etwas müde war, z.B. wie du gerade eben, mal die ganze Ehrlichkeit ;)

Äh ja, ich schreibe hier auf einem tablet nur mit bildschirmtastatur und nicht wie zu hause auf nem laptop mit anständiger hard tastatur und maus. Da nehm ich es dann mal etwas lockerer mit der rechtschreibung. :)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Dominic am 14. November 2017, 22:28:45
Mit leichter Verspätung beginnen anscheinend in diesen Tagen die ersten Testläufe des Kilopower-Prototypen:

https://www.nasa.gov/directorates/spacetech/feature/Powering_Up_NASA_Human_Reach_for_the_Red_Planet (https://www.nasa.gov/directorates/spacetech/feature/Powering_Up_NASA_Human_Reach_for_the_Red_Planet)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Doc Hoschi am 15. November 2017, 01:39:10
Auf welche Quelle beziehst du dich von wegen der Verspätung? Ich kannte nur die Aussage von Februar 2016, nach der die Tests FY2017 beginnen sollten (Quelle (https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20160012354.pdf), Folie 5). Da liegt man (imho eher überraschend) eigentlich noch durchaus im Zeitplan.


   
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Dominic am 15. November 2017, 09:35:35
Auf welche Quelle beziehst du dich von wegen der Verspätung? Ich kannte nur die Aussage von Februar 2016, nach der die Tests FY2017 beginnen sollten (Quelle (https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20160012354.pdf), Folie 5). Da liegt man (imho eher überraschend) eigentlich noch durchaus im Zeitplan. 

Im Sommer gab es Pressemeldungen wonach die Tests im September beginnen sollten, etwa hier: https://www.space.com/37348-nasa-fission-power-mars-colony.html (https://www.space.com/37348-nasa-fission-power-mars-colony.html)

Im Oktober gab es einige Meldungen wonach die Tests am 6. November beginnen sollten, etwa hier: http://aviationweek.com/space/nasa-test-fission-reactor-space-missions (http://aviationweek.com/space/nasa-test-fission-reactor-space-missions)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Doc Hoschi am 15. November 2017, 10:11:24
Interessant. Danke, deswegen hab ich nochmal nachgefragt.
Finde es jedenfalls super, dass man nun mit den Tests beginnt, um die Technik hoffentlich zügig Richtung TRL 6 bzw. später einmal TRL 9 bringen zu können.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Dominic am 16. November 2017, 02:49:10
Interessant. Danke, deswegen hab ich nochmal nachgefragt.
Finde es jedenfalls super, dass man nun mit den Tests beginnt, um die Technik hoffentlich zügig Richtung TRL 6 bzw. später einmal TRL 9 bringen zu können.

Ich denke man wird mit diesem Prototypen nun vor allem Langzeittests machen und fallweise Systeme nachbessern die dabei Probleme machen. Das System soll ja mindestens 10 Jahre wartungsfrei funktionieren.

Der nächste Schritt dürfte dann aber auch schon eine Weltraummission sein. Der Reaktor muss -abgesehen von möglichen Nachbesserungen als Konsequenz aus diesem Test- lediglich noch in eine Form gebracht werden in der das ganze System stabil genug ist um einen Raketenstart problemlos zu überstehen.

Für einen ersten Einsatz im Weltraum in Frage kommen praktisch alle vorgeschlagenen größeren Missionen ins äußere Sonnensystem die weiter als 5-6 Jahre in der Zukunft liegen. Ich hoffe das es da nicht zu allzu großen Einsparungen kommt. Das Plutoniumproblem wird bis dahin jedenfalls kaum gelöst sein.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Doc Hoschi am 16. November 2017, 09:23:18
Wie zügig man da nun vorankommt, wird man sehen. Hier die geplante Vorgehensweise beim Kilopower-Reaktor (leider ohne Zeitstrahl):

(https://www.raumfahrer.net/forum/yabbfiles/Attachments/up060619.jpg) (https://www.pic-upload.de)
Quelle (https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20160012354.pdf)

Da steht noch viel Arbeit bevor. Was da gegenwärtig in Nevada getestet wird, ist strenggenommen auch kein Prototyp, sondern ein "Steckbrett"-Aufbau der wichtigsten Komponenten. Ich würde das sogar noch nicht einmal als Musteraufbau bezeichnen.

Zitat
The upcoming Nevada testing will answer a lot of technical questions to prove out the feasibility of this technology, with the goal of moving it to a Technology Readiness Level of 5. It’s a breadboard test in a vacuum environment, operating the equipment at the relevant conditions
Quelle (https://www.nasa.gov/directorates/spacetech/feature/Powering_Up_NASA_Human_Reach_for_the_Red_Planet)

Ein Prototyp, der einsatzfähig, bzw. in der Einsatzumgebung (Weltraum) eingesetzt werden kann, wird durch TRL 6 definiert und wird sicherlich anders aussehen, als das was da gegenwärtig aufgebaut wurde. Letztlich reicht aber TRL 6 für eine Missionsreife auch aus. Der Antrieb. sorry die Energiequelle wird ja nicht als Serienprodukt vermarktet und dürfte bei jeder Mission ein Prototyp sein... ;)
TRL 7-9 wird man also wohl nicht brauchen. Da war ich mit meinem Vorpost etwas voreilig.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Schillrich am 16. November 2017, 09:30:03
Ja, einzelne Elemente werden funtkional zusammengeschaltet, samt Umweltsimulation. Das ist noch kein Design, das da in Nevada entsteht/steht.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Dominic am 16. November 2017, 19:21:19
Wie zügig man da nun vorankommt, wird man sehen. Hier die geplante Vorgehensweise beim Kilopower-Reaktor (leider ohne Zeitstrahl):

(https://www.raumfahrer.net/forum/yabbfiles/Attachments/up060619.jpg) (https://www.pic-upload.de)
Quelle (https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20160012354.pdf)

Da steht noch viel Arbeit bevor. Was da gegenwärtig in Nevada getestet wird, ist strenggenommen auch kein Prototyp, sondern ein "Steckbrett"-Aufbau der wichtigsten Komponenten. Ich würde das sogar noch nicht einmal als Musteraufbau bezeichnen.

Na ja die Punkte im grünen Bereich sollen wohl mit dem aktuellen Teststand abgehakt werden, teilweise wohl auch bereits die Punkte im orangenen Bereich.

Wenn man dann Richtung TRL 6 weiter kommen will muss man wohl spezifische Missionsanforderungen definieren (Startplattform, Leistung) und einen entsprechend angepassten Prototypen entwickeln. Damit könnte man wahrscheinlich schon in den nächsten Jahren anfangen- wir werden sehen...
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: MaxBlank am 20. November 2017, 00:02:41
China kündigt einen nukleargetriebenen Raumtransporter für das Jahr 2040 an ... ::)

"China to achieve "major breakthrough" in nuclear-powered space shuttle around 2040: report"

 Quelle: http://news.xinhuanet.com/english/2017-11/16/c_136757737.htm (http://news.xinhuanet.com/english/2017-11/16/c_136757737.htm)

             https://twitter.com/XHNews/status/931145342615216128 (https://twitter.com/XHNews/status/931145342615216128)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Doc Hoschi am 27. November 2017, 10:05:50
Hier noch ein Mitte November veröffentlichtes Video zum Kilopower-Projekt:

https://www.youtube.com/watch?v=DcdfMcjUy_U (https://www.youtube.com/watch?v=DcdfMcjUy_U)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Dominic am 05. Dezember 2017, 22:41:33
Ein neuer Artikel über Kilopower und die neue Entwicklung nuklearthermischer Triebwerke:
http://physicstoday.scitation.org/doi/10.1063/PT.3.3787 (http://physicstoday.scitation.org/doi/10.1063/PT.3.3787)

Zitat
China kündigt einen nukleargetriebenen Raumtransporter für das Jahr 2040 an ... ::)

"China to achieve "major breakthrough" in nuclear-powered space shuttle around 2040: report"

 Quelle: http://news.xinhuanet.com/english/2017-11/16/c_136757737.htm (http://news.xinhuanet.com/english/2017-11/16/c_136757737.htm)

             https://twitter.com/XHNews/status/931145342615216128 (https://twitter.com/XHNews/status/931145342615216128)

Na ja bis 2040 kann man viel ankündigen... aber gut das es dort auch Entwicklungen in dem Bereich gibt.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Dominic am 12. Dezember 2017, 00:54:31
Nun hat auch Golem.de mit einem wie ich finde sehr guten Artikel das Thema "Kilopower" aufgegriffen: https://www.golem.de/news/kilopower-ein-kernreaktor-fuer-raumsonden-1712-131418.html (https://www.golem.de/news/kilopower-ein-kernreaktor-fuer-raumsonden-1712-131418.html)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Terminus am 12. Dezember 2017, 08:06:12
Nun hat auch Golem.de mit einem wie ich finde sehr guten Artikel das Thema "Kilopower" aufgegriffen: https://www.golem.de/news/kilopower-ein-kernreaktor-fuer-raumsonden-1712-131418.html (https://www.golem.de/news/kilopower-ein-kernreaktor-fuer-raumsonden-1712-131418.html)

BTW, in dem Artikel schreiben sie von dem "kürzlich gestarteten Projekt Lyra", also einer Mission zu Oumuaua. Haben wohl was missverstanden...  ;)

Nachtrag (abends): Den obigen Mecker-Schnellschuss habe ich heute morgen beim Frühstück geschrieben, direkt anfangs beim Lesen der ersten Absätze des Artikels. Jetzt, nachdem ich ihn in Ruhe zu Ende gelesen habe, muss ich Klakow zustimmen, es war informativ, kurzweilig und lehrreich. :)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Frank Wunderlich-Pfeiffer am 12. Dezember 2017, 18:06:07
Nun hat auch Golem.de mit einem wie ich finde sehr guten Artikel das Thema "Kilopower" aufgegriffen: https://www.golem.de/news/kilopower-ein-kernreaktor-fuer-raumsonden-1712-131418.html (https://www.golem.de/news/kilopower-ein-kernreaktor-fuer-raumsonden-1712-131418.html)

BTW, in dem Artikel schreiben sie von dem "kürzlich gestarteten Projekt Lyra", also einer Mission zu Oumuaua. Haben wohl was missverstanden...  ;)

Hast völlig recht, war missverständlich ausgedrückt. "Dazu gehört es beispielsweise, das vor kurzem gestartete Projekt Lyra umzusetzen [...]" sagt nicht klar, dass es noch keine konkreten Pläne zur Umsetzung davon gibt. "das vor kurzem vorgeschlagene Projekt Lyra" wäre wohl die richtige Formulierung gewesen. Hab ich jetzt auch dahingehend geändert.

Passiert einfach bei so einem langen Artikel. Der Fokus lag letztlich beim Reaktor und da ist mir das wohl bei der Überarbeitung durch die Lappen gegangen.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 12. Dezember 2017, 19:54:03
Der Artikel ist sehr gut, mir fehlt da vielleicht nur der Hinweis wie sich die Systemmasse, also Reaktor und benötigte Anbauteile mit der Leistung skalieren, schon klar das dies exponential ist, aber ein paar Schätzungen wären hilfreich.
Reden wir da bei 10kW dann von 500kg, oder nur von 300kg und wie sieht das bei 100kw und 1MW aus?
Wo ist da technisch das ende der Fahnenstange?

Das ist schon deswegen wichtig, um zu schauen wo die spezifische Leistung etwa liegen kann. Gerade Solarelektrisch macht 250kg/kW kaum Sinn, außer es geht um Bahnkorrekturen wie bei der Sonde Cassini, oder als Ersatz von Pu238 als Stromquelle, aber wenn man richtig was erreichen will braucht man selbst bei Sonden 10kW und mehr.

Falls und ich hoffe das die passiert, Menschen auf den Mars reisen spielt es noch eine größere Rolle, weil da beides benötigt wird, wenn möglich elektrische Leistung oberhalb 1MW und natürlich Wärme als technische Prozesswärme.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Frank Wunderlich-Pfeiffer am 12. Dezember 2017, 20:25:25
Der Artikel ist sehr gut, mir fehlt da vielleicht nur der Hinweis wie sich die Systemmasse, also Reaktor und benötigte Anbauteile mit der Leistung skalieren, schon klar das dies exponential ist, aber ein paar Schätzungen wären hilfreich.
Reden wir da bei 10kW dann von 500kg, oder nur von 300kg und wie sieht das bei 100kw und 1MW aus?
Wo ist da technisch das ende der Fahnenstange?

Das ist schon deswegen wichtig, um zu schauen wo die spezifische Leistung etwa liegen kann. Gerade Solarelektrisch macht 250kg/kW kaum Sinn, außer es geht um Bahnkorrekturen wie bei der Sonde Cassini, oder als Ersatz von Pu238 als Stromquelle, aber wenn man richtig was erreichen will braucht man selbst bei Sonden 10kW und mehr.

Falls und ich hoffe das die passiert, Menschen auf den Mars reisen spielt es noch eine größere Rolle, weil da beides benötigt wird, wenn möglich elektrische Leistung oberhalb 1MW und natürlich Wärme als technische Prozesswärme.

In einer der verlinkten Quellen im Artikel ist auf Seite 30 eine Aufstellung mit skalierten Reaktoren auf der gleichen Basis, in der ein Reaktor mit der 10fachen Leistung (~40kW Wärme) etwa die doppelte Masse hat. http://anstd.ans.org/wp-content/uploads/2015/07/5135_Poston-et-al.pdf (http://anstd.ans.org/wp-content/uploads/2015/07/5135_Poston-et-al.pdf)

1987 als in den USA am SP-100 gearbeitet wurde, 1994 eingestellt, hielt man im Megawattbereich etwa 100W pro Kilogramm (hier elektrische Leistung!) für realistisch erreichbar. https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19870013594.pdf (https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19870013594.pdf)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Dominic am 13. Dezember 2017, 02:49:42
Überm Daumen kann man folgendes sagen:

-Die Masse des Reaktorkerns (inklusive fallweise Neutronenreflektor) ist weitgehend unabhängig von der Leistung; der Reaktorkern muss lediglich groß genug sein das die kritische Masse erreicht werden kann und das die Leistungsdichte klein genug ist um die Wärme abführen zu können. Während der Kern bei kleinen Reaktoren mit wenig Leistung einen wesentlichen Teil der Gesamtmasse ausmachen kann fällt er bei großen kaum ins Gewicht. Bei sehr großen Leistungen (ab einigen hundert kW) fällt fallweise auch zunehmend ins Gewicht das ein größerer Kern der mehr Uran enthält eine längere Lebensdauer hat.
-Der Zusammenhang zwischen der Masse der nötigen Abschirmung und der Reaktorleistung ist im Wesentlichen logarithmisch; während die Abschirmung bei kleinen Reaktoren mit wenig Leistung einen wesentlichen Teil der Gesamtmasse ausmachen kann fällt sie bei großen kaum ins Gewicht
-Bei Nutzung der selben Technologie ist die Masse der verwendeten Wärmekraftmaschine bzw. thermoelektrischen Wandler ungefähr proportional zur Leistung. Bei hohen Leistungen werden aber unter Umständen Technologien mit höherer Leistungsdichte attraktiver.
-Auch bei den als Wärmesenke erforderlichen Radiatoren gibt es eine im Wesentlichen direkte Proportionalität zwischen Masse und Leistung. Auch hier zahlen sich bei höheren Leistungen aber technisch aufwendigere Radiatoren mit entsprechend besserem Masse:Leistung Verhältnis eher aus. Ein Extrembeispiel sind die Tröpfchenradiatoren die für das russische TEM entwickelt werden. Das TEM soll bei 1MW Leistung eine Leistung pro Startmasse von bis zu 147W/kg erreichen (ist aber auch ein technologisch sehr ambitioniertes Projekt).

Zitat von: Frank Wunderlich-Pfeiffer
In einer der verlinkten Quellen im Artikel ist auf Seite 30 eine Aufstellung mit skalierten Reaktoren auf der gleichen Basis, in der ein Reaktor mit der 10fachen Leistung (~40kW Wärme) etwa die doppelte Masse hat. http://anstd.ans.org/wp-content/uploads/2015/07/5135_Poston-et-al.pdf (http://anstd.ans.org/wp-content/uploads/2015/07/5135_Poston-et-al.pdf)

Wobei hier anzumerken sind das die Angaben sich nur auf den Reaktor selbst beziehen, die Stirlingmotoren und Radiatoren deren Masse aus den oben genannten Gründen bei größeren Modellen zunehmend dominierend wird ist in der Praxis natürlich auch wichtig.

Hier findet man auf Seite 11 Angaben inklusive Stirlingmotoren und Radiator:
https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20160012354.pdf (https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20160012354.pdf)
Und hier auf Seite 35: https://yellowdragonblogdotcom.files.wordpress.com/2014/01/mcclure-130920.pdf (https://yellowdragonblogdotcom.files.wordpress.com/2014/01/mcclure-130920.pdf)

Insgesamt ist zu bemerken das sich die Leistung pro Startmasse vom 800kW Modell zum 3kW Modell von 2W/kg (elektrisch) auf 4W/kW (elektrisch) verdoppelt, bei 10kW kommt man auf (fast) 6,5kW elektrisch. Die FSP Reaktoren haben eine geringere Leistung pro Startmasse als die Kilopower Reaktoren, erklärt wird das nicht wirklich, vermutlich erfordert der Einsatz auf einer Planetenoberfläche eine stabilere Konstruktion.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 13. Dezember 2017, 03:53:19
Edit: Das ist leider ziemlich schlecht, selbst 147W/kg ist für SEP als Hauptantrieb ziemlich mies.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Dominic am 13. Dezember 2017, 13:35:07
Das ist leider ziemlich schlecht, selbst 147W/m² ist für SEP als Hauptantrieb ziemlich mies.

In der Erdumlaufbahn, insbesondere auf der Sonnenseite der Erdumlaufbahn sind 147W/kg (nicht W/m²!) Vergleich zu PV Systemen wirklich nicht sonderlich berauschend.

Photovoltaiksysteme können eine ähnliche Leistung pro Startmasse erreichen und es ist noch etwas Luft nach oben offen, perspektivisch sind insbesondere durch konzentrator-Solarsysteme, eventuell auch solardynamische, bis zu über 1000W/kg denkbar.

Allerdings: Solare Systeme funktionieren nicht im Erdschatten. Man braucht also in vielen Fällen einen Energiespeicher für die Nachtphasen, üblicherweise Batterien, das verschlechtert die Bilanz. Berücksichtigt man die Batterien sind 147W/kg oder gar mehr solar nur schwer erreichbar.

Entfernt man sich von der Sonne verschlechtern sich die solaren Systeme allerdings deutlich. In der Marsumlaufbahn hat man bestenfalls etwa 40% der in der Erdumlaufbahn erreichbaren Werte, in der Jupiterumlaufbahn vielleicht 3,5%, in der Saturnumlaufbahn vielleicht 1%. In der Praxis eher noch deutlich weniger, vor allem ohne Konzentrator.

Auch auf dem Mond mit gut gut 10 Erdtagen dauernder Nacht ist Solarenergie unattraktiv weil der Speicheraufwand hier enorm hoch ist wenn man die Energie auch in der Nacht braucht.

Hier sind vor allem Radionuklidbatterien eine Alternative zu Kernreaktoren. Gegenwärtig erreichen diese etwa 2,8W/kg (MMRTG) bis maximal 5,4W/kg (GPHS-RTG), perspektivisch werden bis zu etwa 8W/kg angestrebt (etwa ASRTG). Solche Werte können Reaktoren leicht übertreffen bzw. wenigstens mithalten. Aufgrund der hohen Kosten des Plutoniums sind Leistungen von mehr als einigen hundert Watt auf Basis von RTG auch nur schwer zu erreichen.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 13. Dezember 2017, 15:13:34
Soweit ich das sehe sind mindestens 1kW/kg machbar, aber selbst 500W/kg sind schon sehr gut.
Bei 1kW/kg kann man direkt aus dem LEO heraus beschleunigen, damit kann soviel Geschwindigkeit
aufgebaut werden, das es nur ganz kleine Gravitationsverluste gibt und das Ding in wenigen Tagen die Erde verlässt.

Mir ist aber klar das es viele Anwendungen gibt wo Nuklearreaktoren im Kilowattbereich sehr gut geeignet sind.
Eine Mondstation hätte es ohne Kernkraft ziemlich schwer.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Dominic am 14. Dezember 2017, 16:36:55
Machbar ist theoretisch viel, sowohl solar als auch nuklear.

Technisch einfach ist es aber nicht.

Die besten verfügbaren Solarpaneele erreichen in der Erdumlaufbahn soweit ich weiß gegenwärtig auch nur etwa 150W/kg, hinzu kommen aber fallweise noch Batterien, Leistungselektronik und ein Kühlsystem für diese womit das gesamte Energieversogungssystem insgesamt -je nach Mission, Umlaufbahn usw,- oft auf nur weniger als die Hälfte kommt, gemessen an der dauerhaft verfügbaren Leistung ist man oft bei unter 50W/kg.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 14. Dezember 2017, 19:01:35
Soweit ich weiß gibt es 220W/kg.
Kühlung brauchen die Solarpanels aber nicht unbedingt, wobei dies natürlich vom Halbleitermaterial abhängt.
Leistungselektronik für solche Applikationen hat heute deutlich über 98% Wirkungskrad, viel Kühlung braucht es dafür also nicht.
Ein Problem ist natürlich die Abschattung durch die Erde, die beträgt am Anfang durchaus fast 50%, aber es macht keinen Sinn für den Stromverbrauch der Ionentriebwerke Batterien vor zuhalten, für die Lebensversorgung aber schon, zumindest für die Teile die unbedingt ohne Unterbrechung laufen müssen. Viele werden das aber nicht sein.
Überschüssige Leistung stopft man besser in ein höheren ISP hinein, anstatt dies für z.B. 50min zwischenzuspeichern.
Bei den ganzen modernen Systemen sollte sowas kein Problem sein.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Dominic am 15. Dezember 2017, 14:48:22
Hast du ein konkretes Beispiel für ein 220W/kg System?

Prinzipiell muss man ja auch sagen das es heute möglich ist PV-Zellen mit >1kW/kg zu bauen, mit Konzentratorsystemen geht noch mehr.

In der Realität braucht man aber ein System das stabil genug ist um einen Raketenstart zu überleben, das man irgendwie kompakt zusammenfalten (und im Weltraum wieder auseinanderfalten) kann, die PV-Paneele müssen mechanisch steif genug sein um sich bei der Nachführung nicht zu verbiegen, Strahlung müssen sie auch aushalten.

Bei einem (SEP-)Weltraumschlepper ist es fallweise vor allem im LEO auch durchaus erheblich nachteilig beim Durchführen bestimmter Bahnänderungen wenn er im Erdschatten nicht beschleunigen kann.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 15. Dezember 2017, 20:53:00
im Prinzip ja, ich habe hier ein PDF-File von ATK mit einer Grafik, da kann man das Ableiten.
Ich kann dir das File zuschicken wenn du mir ne PM schickst wohin
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Doc Hoschi am 16. Dezember 2017, 10:22:15
Bei 1kW/kg kann man direkt aus dem LEO heraus beschleunigen...
Und wieder mal wird diese ominöse "Benchmark" bzgl. spezifischer Leistung in den Raum geworfen, ab der ja alles gut ist. Ich geb's auf hier gegen zu argumentieren.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 16. Dezember 2017, 11:31:55
@DocHoschi:
Diesen Punkt gibt es natürlich nicht, was es aber gibt ist ein Zusammenhang zwischen dem
spezifischen SEP-Schub (Gesamte SEP-Masse mit der Masse von (Triebwerken+Solarpanels+Konstruktionsmasse+Elektrik+Wärmeabfuhr))/Schub(ISP) und
dem damit erzielbaren dV/Tag (ohne Nutzlast)

Schaut man sich das nun genauer an, sieht man das man zwar auch bei 10kg/kW damit was machen kann,
aber es mit so hoher spezifischer Panelmasse für viele Anwendungen kaum Sinn macht.
Das ist dann z.B. das hochspiralen aus dem LEO, das geht zwar, aber eine Sonde wäre dann sehr lange im Strahlungsgürtel unterwegs und man verliert zusätzlich wegen der dann hohen Gravitationsverluste.
Weiterhin muss man immer mit möglichst kleinem ISP arbeiten, was das erzielbare dV stark einschränkt.
Im Prinzip kann man einfach mal annehmen es gibt keine Nutzlast, nur SEP+Tanks und dann auftragen wo das maximale dV liegt und natürlich die Beschleunigung.

Bei 10kg/kW ist alles sehr stark eingeschrängt
Bei 5kg/kW kann man das Masseverhältnis Nutzlast/SEP_Masse deutlich verbessern.
Bei 3kg/kW kann man mal anfangen die Missionszeiten merklich zu verkürzen
Bei 2kg/kW kommt man in Regionen wo die Gravitationsverluste beim Aufspiralen aus dem LEO merklich kleiner werden.
Bei 1kg/kW kann man selbst bei sehr hohem Nutzlastverhältnis (>50%), bemannt aus dem LEO Aufspiralen und nachdem man auf dem Weg ist den ISP zu erhöhen.

Da die Triebwerksmasse selbst im Verhältnis zu Kollektormasse selbst bei 1kg/kW immer noch klein ist bringt hier jeder Fortschritt sehr viel.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Doc Hoschi am 18. Dezember 2017, 17:00:44
Diesen Punkt gibt es natürlich nicht, was es aber gibt ist ein Zusammenhang zwischen dem
spezifischen SEP-Schub (Gesamte SEP-Masse mit der Masse von (Triebwerken+Solarpanels+Konstruktionsmasse+Elektrik+Wärmeabfuhr))/Schub(ISP)...

Sorry für die verspätete Rückmeldung, aber
1. Kannst du bitte eine Quellenangabe zu dem von dir hier definierten „spezifischen Schub“ angeben? Ich kann erwartungsgemäß dazu wenig finden und der „specific thrust“ aus der Luftfahrt definiert sich eigentlich anders.
2. Dass ein Zusammenhang zwischen Schub, Gesamtmasse und dV besteht, darauf wollte ich ja eigentlich erst hinaus. Erst wenn man die Gesamtmasse eines Raumsystems kennt, kann man die spezifische Leistung einer Energiequelle für den Antrieb beurteilen. Zu pauschalisieren, dass (sinngemäß) „ab 1 kW/kg alles prima“ wird, das finde ich unangebracht bzw. falsch.

Schaut man sich das nun genauer an, sieht man das man zwar auch bei 10kg/kW damit was machen kann...

Der vorherige Post von mir nahm eigentlich Bezug auf die von dir selbst ins Spiel gebrachte spezifische Leistung von 1kW/kg (eben definiert als Quotient aus Leistung und Masse). Warum sprichst du im Folgenden plötzlich nur noch vom Kehrwert (also dem Leistungsgewicht)?
Egal, zum gegenwärtigen Zeitpunkt wurden PV-Systeme um die 200W/kg (oder 5kg/kW, wie du es scheinbar gerne formulierst) bereits demonstriert. Technisch noch durchaus realisierbar sind wohl offensichtlich auch PV-Systeme bis 500W/kg.

Betrachtet man nun eine SEP-Mission z.B. mit einem 100kW Ionenantrieb, so läge die Masse der Solarzellen (bei 200W/kg spezifischer Leistung), die für eine solche Mission notwendig wären, lediglich bei 500kg. Bei einer spezifischen Leistung von 500W/kg wären die Zellen dann nur 200kg schwer und bei 1kW/kg dann eben 100kg.

Die NASA selbst rechnet bei einem 40kW Ionenantrieb mit mindestens 10t Xenon als Treibstoff an Bord (siehe hier (https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20150023079.pdf), Folie 5.). Bei einer 100kW SEP-Mission wären das irgendwas zwischen 10t und 16t Xenon. Dazu kämen dann noch die Grundstruktur der Sonde, der Antrieb, die wissenschaftl. Nutzlast etc.. Da ist man schnell bei 20t und ob davon nun (bei 200W/kg spezifischer Leistung) 500 kg auf die Solarzellen entfallen oder eben nur 100 kg (bei 1kW/kg spezifischer Leistung der Zellen), dürfte recht wenig entscheidend dafür sein, ob die Mission a) merklich schneller ans Ziel kommt oder b) technisch machbarer ist.
Ich habe es schon einmal an anderer Stelle geschrieben und bleibe bei dieser Meinung: Die Tatsache, dass momentan offiziell keine SEP-Mission zu einem fernen BEO-Ziel geplant ist, hat weniger technische, als vielmehr andere Hintergründe.

Man möge mir diesen OT-Schwenker hier im Nuklearthread verzeihen...:-[
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 18. Dezember 2017, 21:49:53
Dein Schwenk ist insoweit berechtigt das man bei indirekter Energieausnutzung eines Nuklearantriebs über Ionentriebwerke genau die selben Fragen zur spezifischen Leistung stellen muss.

Natürlich behandelt dieser Punkt nur die Verwendung einer Nuklearreaktors um das Schiff zu beschleunigen, so Sachen die eine Station auf einem Mond oder Planeten damit zu versorgen ist hier mal außen vor.

zu 1)
Den „spezifischen Schub“ ist ein Mass dafür wieviel Kraft je Kilogramm Raumschiff wirken.
Hast du z.B. ein 5N Hallantrieb (bei 250kW) und brauchst für die 250kW, 1250kg Solarpanels und die Sonde selbst hätte mit dem Xenon Treibstoff zusätzlich 8750kg, so wären das 5N/10000kg=0,5mN/kg. Ohne Berücksichtigung des Treibstoffverbrauchs wird das Raumschiff nach einem Tag um 43,2m/s schneller werden. (0,5mN*24*3600s)
zu 2)
Alles prima stimmt schon und zwar deswegen weil es damit möglich wird selbst bei ungünstigsten Einsatzbedingungen, das ist Start im LEO, damit Beschleunigungen möglich werden bei der kaum Gravitationsverluste auftreten, die Transferzeit im Strahlungsgürtel akzeptabel ist (wenige Tage), von der Abflugmasse weit über 50% Nutzlast sind und die Reisezeiten deutlich schneller als Hohlmann Bahnen sind.
Eigentlich interessieren mich die absoluten Massen da erst im zweiten Schritt.

Der Punkt ist das die von mir definierte "spezifische Leistung" eigentlich die wichtigste Kenngröße darstellen um zu beurteilen welche Missionsprofile mit SEP machbar sind und welche eben nicht.
Würde man z.B. versuchen ein Raumschiff mit einem SEP System mit Solararray mit 10kg/kW auszurüsten, könnte man es komplett vergessen damit ein Passagierraumschiff zum Mond oder Mars zu schicken. Man bräuchte sehr lange zum hochspiralen aus dem LEO und der Nutzlastanteil würde wenig vom höheren ISP profitieren, weil schon die Hälfte davon durch die Gravitationsverluste aufgefressen würden.
Der Hintergrund ist der, dass die Masse der Triebwerke im Vergleich zur Masse der Solarpanels sehr kein ist.
Das interessanteste ist, das es bei einer spezifischen Leistung von 1kW/kg oder mehr, es besser wird den Xenontreibstoff für eine Marsreise vom LEO->LMO->LEO, also Abflug aus einer niedrigen Erdumlaufbahn zum Mars mit Abbremsen ohne Atmosphäre in ein Marsorbit und Rückflug vom Marsorbit nur mit Ionenantrieb sehr gut realisierbar wird und das mit sehr hohem Nutzlastanteil (>50%).
Der Vorteil sind viel kürzere Reisezeiten, Viel weniger Versorgungsflüge von der Erde ind LEO zum Auftanken, eine BFS müsste nur soviel Treibstoff an Board haben im in LMO zu kommen.

Wie gesagt, es ist egal ob man für Flüge im inneren Sonnensystem hier Nuklear- oder mittels Solararray die Energie gewinnt, die wichtigste Kennzahl ist die "spezifische Leistung", weil diese ein sehr guter Indikator ist was damit gemacht werden kann und was nicht.

Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Dominic am 19. Dezember 2017, 13:04:59
Will man ein Antriebssystem mit wenige Eigenmasse das dennoch viel Schub liefert sind bis auf weiteres allerdings auch nuklearthermische Triebwerke eine gute Option. Hier bekommt man bis zu über 10kW/kg für das Gesamtsystem und dafür zwar einen geringeren spezifischen Impuls im Vergleich zu Ionentriebwerken (jedenfalls bei einem festen Reaktorkern) aber wenn man nicht allzu weit fliegen bzw. allzu lang beschleunigen will kann man damit noch immer im Vorteil sein. Und vor allem auch wenn man billig Treibstoff (etwa Wasserstoff) in den Orbit bekommt oder dort (etwa am Mond) gewinnen kann.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 19. Dezember 2017, 21:54:25
Im Prinzip ja, das einzige Problem, neben der Schnappatmung der Atomkraftgegner besteht darin, dass der Wasserstoff nicht leicht flüssig zu halten ist und das Zeug verdammt große Tanks braucht.
Leider ist das ein echt großes Problem den Wasserstoff aus einem Schwerkraftloch wie der Erde auch nur ins LEO zu bringen, im LEO kommt dann das Lagerproblem hinzu, die Erde strahlt verdammt viel Wärme ab, da ist es schon nicht ganz einfach nur den Sauerstoff flüssig zu halten.
Als Antriebslösung wäre das trotzdem eine Option, aus dem SGTO heraus mit vollen Tanks hätte man mit ISP=10km/s ein dV von 22km/s, damit könnte man zumindest sehr schnell zum Mars reisen.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Dominic am 19. Dezember 2017, 23:42:33
Eine interessante, in der Vergangenheit öfter vorgeschlagene aber soweit ich weiß nie wirklich ernsthaft verfolgte Option sind auch bimodale Nuklearthermische Triebwerke. Deren Reaktor kann -mit reduzierter Leistung- bei ausgeschaltetem Triebwerk zur Stromerzeugung genutzt werden. Mit dem Strom kann man die Tanks aktiv kühlen, sonstige Systeme betreiben aber auch Ionentriebwerke versorgen.

(https://www.raumfahrer.net/forum/yabbfiles/Attachments/up060618.jpg)

Vor allem bei Flügen zum Mars und Mond gab es in der jüngeren Vergangenheit aber auch öfter Konzepte mit nuklearthermischen Antrieb und solarer oder chemischer elektrischer Energieversorgung.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Dominic am 25. Januar 2018, 16:47:04
Die erste Testreihe des Kilopower Prototypen "Krusty" wurde mittlerweile abgeschlossen, das berechnete reaktorphysikalische und thermodynamische Verhalten des Reaktorkerns wurde dabei im Wesentlichen bestätigt.

Siehe: https://www.nasa.gov/directorates/spacetech/kilopower/Kilopower_whats_next (https://www.nasa.gov/directorates/spacetech/kilopower/Kilopower_whats_next)
Oder (von mir  ;) ): http://nuklearia.de/2018/01/22/krusty-wird-kritisch/ (http://nuklearia.de/2018/01/22/krusty-wird-kritisch/)

Es gibt auch ein neues Video des LANL über den Einsatz von Kilopower am Mars:

https://www.youtube.com/watch?v=bdMzFQOABcQ (https://www.youtube.com/watch?v=bdMzFQOABcQ)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Gertrud am 03. Mai 2018, 14:58:55
Hallo Zusammen,

Die NASA und die nationale Behörde für nukleare Sicherheit (NNSA) des US-Energieministeriums haben erfolgreich ein neues Kernreaktor-Stromsystem demonstriert, das Langzeitbesatzungsmissionen auf dem Mond, Mars und anderen Zielen ermöglichen könnte.
Die NASA kündigte die Ergebnisse der Demonstration, die Kilopower Reactor Using Stirling-Technologie (KRUSTY)  während einer Pressekonferenz am Mittwoch im Glenn Research Center in Cleveland an. Das Kilopower-Experiment wurde von November 2017 bis März 2018 auf der Nevada National Security Site der NNSA durchgeführt.
Nach der Aussage von David Poston, der Chefreaktordesigner des Los Alamos National Laboratory der NNSA, war der Zweck des jüngsten Experiments in Nevada zweifach: zu demonstrieren, dass das System Elektrizität mit Spaltleistung erzeugen kann, und um zu zeigen, dass das System stabil und sicher ist egal welche Umgebung es trifft.
Es wurde alles, was die Wissenschaftler an diesem Reaktor erreichen konnten, in Bezug auf nominale und nicht normale Betriebsszenarien getestet und KRUSTY hat mit Bravour bestanden.
Das Kilopower-Team führte das Experiment in vier Phasen durch. Die ersten zwei Phasen, die ohne Strom durchgeführt wurden, bestätigten, dass sich jede Komponente des Systems wie erwartet verhielt. Während der dritten Phase erhöhte das Team die Leistung, um den Kern schrittweise zu erwärmen, bevor es in die Endphase überging. Das Experiment gipfelte in einem 28-Stunden-Test mit voller Leistung, der eine Mission simulierte, einschließlich Reaktorstart, der Anstieg auf volle Leistung, Dauerbetrieb und Herunterfahren.

Während des gesamten Experiments simulierte das Team die Leistungsreduzierung, fehlgeschlagene Motoren und ausgefallene Wärmerohre. Dies zeigte, dass das System weiterhin funktioniert und mehrere Fehler erfolgreich verarbeiten konnte.

Das Prototyp-Stromsystem verwendet einen festen, gegossenen Uran-235-Reaktorkern, der etwa so groß wie eine Papiertuchrolle ist. Passive Natriumwärmerohre leiten die Reaktorwärme an hocheffiziente Stirling-Motoren weiter, die die Wärme in Strom umwandeln.
Wenn Astronauten für lange Aufenthalte auf dem Mond und anderen Planeten geschickt werden, könnte das Kilopower-Projekt ein wesentlicher Bestandteil der Missionen sein.
Quelle: NASA
https://www.nasa.gov/press-release/demonstration-proves-nuclear-fission-system-can-provide-space-exploration-power (https://www.nasa.gov/press-release/demonstration-proves-nuclear-fission-system-can-provide-space-exploration-power)
https://www.nasa.gov/directorates/spacetech/kilopower (https://www.nasa.gov/directorates/spacetech/kilopower)

Mit den besten Grüßen
Gertrud
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Gertrud am 03. Mai 2018, 15:12:06

Die Kilopower Reactor Using Stirling Technology (KRUSTY).

Marc Gibson, Kilopowers Lead Engineer, und Jim Sanzi, Vantage Partner, installieren im März 2018 Hardware auf der Kilopower-Konstruktion am Nevada National Security Site.
Credit: NNSS
https://www.nasa.gov/directorates/spacetech/kilopower/media_event (https://www.nasa.gov/directorates/spacetech/kilopower/media_event)

Mit den besten Grüßen
Gertrud
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Dominic am 07. Mai 2018, 16:37:36
Jetzt braucht man nur noch eine Mission damit man den Reaktor im Weltraum testen kann...
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: tomtom am 01. Juni 2018, 10:38:39
In Europa will man sich in einem Workshop am ESTEC mit nuklearer Energieerzeugung für Raumfahrtmissionen befassen. Das könnte eine Mondmission HERACLES Mitte der 20er ermöglichen.

Markus Landgraf berichtet:
http://www.world-nuclear-news.org/V-European-push-for-nuclear-technology-in-space-31051801.html (http://www.world-nuclear-news.org/V-European-push-for-nuclear-technology-in-space-31051801.html)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Doc Hoschi am 18. August 2018, 20:41:25
Hatten wir diesen Link hier schon? Denke nicht.

https://beyondnerva.wordpress.com/kilopower/ (https://beyondnerva.wordpress.com/kilopower/)

Hier sind sehr viele Informationen zum Kilopower-Reaktor enthalten. Unter anderem auch zu den letzten Ergebnissen bzw. auch zu möglichen Missionsprofilen. Bezüglich der beiden genannten Themen einfach auf den weiterführenden Link drücken "KRUSTY - We Have Fission!"

Ebenfalls zu den Ergebnissen gibt es diese aktuellere PowerPoint-Präsentation (Gertrud hatte bereits auf den im Mai stattgefundenen Medien Event hingewiesen): https://www.nasa.gov/sites/default/files/atoms/files/kilopower_media_event_charts_16x9_final.pdf (https://www.nasa.gov/sites/default/files/atoms/files/kilopower_media_event_charts_16x9_final.pdf)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Makemake am 21. August 2018, 22:21:23
Krusty ist erst am Anfag der Entwicklung, aber wie sieht es mit der mittelfristigen Einsetzbarkeit aus? Die ganzen schönen Beispielmissionen in den Präsentationen oben sind doch ehr große Flagschiff Missionen. Üblicherweise werden doch aber neuen Technologien zuerst auf günstigen Demonstratormissionen, auch mit anderen neuen Technologien zusammen getestet, wie Deep Space 1 oder LADEE. Die wissenschaftliche Fragestellung dieser Missionen ist ehr untergeordnet. Aber wie günstig kann eine Mission mit einem Kilopower Reaktor sein? Die Skalability ist per Definition nicht groß, bespnders nach unten nicht. Außerdem zielt eine Stromversorgung mit einem Reaktor auf Missionen mit großen Strombedarf und/oder ins äußere Sonnensystem ab. Beides wieder etwas, was auf teure und lange also auch teure Missionen hindeutet und einer günstigen, schnell geplanten und vond er Dauer begrenzten Demonstratormission wiederspricht.

Ich befürchte, dass diese Hürde einen stete Weiterentwicklung von Krusty zu dem Stadium, wo die großen Missionen von diser Quelle profitieren können verhindert. Ähnlich dem ASRG, der von den versprochenen Specs wesentlich besser als die immernoch eingesetzten MMRTGs gewesen wäre, aber es nie zur Einsatzreife geschafft hat.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Terminus am 22. August 2018, 07:45:17
Macht "Krusty" auch im Erdorbit technisch Sinn? Vielleicht kann man das System dann erstmal bei einer militärischen Mission testen, wo Geld "keine Rolle spielt".

Sonst wird es wohl wirklich schwierig. Als weiteres Einsatzgebiet fällt mir sonst nur noch die Tiefsee ein und ob man da im worst case eine größere Menge strahlendes Material außer Kontrolle haben möchte, bin ich mir nicht so sicher... :-\

Naja, dann muss man halt ins kalte Wasser springen und gleich eine Flaggschiffmission á la "Europa Subsurface Drilling" ver-KRUST-en. :)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Dominic am 25. August 2018, 22:23:05
Krusty ist erst am Anfag der Entwicklung, aber wie sieht es mit der mittelfristigen Einsetzbarkeit aus? Die ganzen schönen Beispielmissionen in den Präsentationen oben sind doch ehr große Flagschiff Missionen. Üblicherweise werden doch aber neuen Technologien zuerst auf günstigen Demonstratormissionen, auch mit anderen neuen Technologien zusammen getestet, wie Deep Space 1 oder LADEE. Die wissenschaftliche Fragestellung dieser Missionen ist ehr untergeordnet. Aber wie günstig kann eine Mission mit einem Kilopower Reaktor sein? Die Skalability ist per Definition nicht groß, bespnders nach unten nicht. Außerdem zielt eine Stromversorgung mit einem Reaktor auf Missionen mit großen Strombedarf und/oder ins äußere Sonnensystem ab. Beides wieder etwas, was auf teure und lange also auch teure Missionen hindeutet und einer günstigen, schnell geplanten und vond er Dauer begrenzten Demonstratormission wiederspricht.

Ich befürchte, dass diese Hürde einen stete Weiterentwicklung von Krusty zu dem Stadium, wo die großen Missionen von diser Quelle profitieren können verhindert. Ähnlich dem ASRG, der von den versprochenen Specs wesentlich besser als die immernoch eingesetzten MMRTGs gewesen wäre, aber es nie zur Einsatzreife geschafft hat.

Das Problem mit billigen Demo-Missionen und Reaktoren wie KRUSTY ist das ein Reaktor zwar viel Leistung liefert (wovon vor allem eine Flagship-Mission profitieren kann) aber er ist gleichzeitig schwer und vor allem im äußeren Sonnensystem sinnvoll.

Schwer in Kombination mit nur im äußeren Sonnensystem sinnvoll bedingt schon mal hohe Startkosten. Unabhängig von den Kosten des Reaktors (die gar nicht so hoch sein sollten).

Ein Kilopower-Reaktor mit 1kW soll etwa 400kg wiegen, auch mit geringerer Leistung könnte man ihn nicht wesentlich leichter machen. Das macht diese Reaktoren vor allem für Missionen interessant die vom Startaufwand her etwa mit Cassini oder Galileo vergleichbar sind.

Sinnvollerweise sollte man dann auch Hardware integrieren die von der hohen zur Verfügung stehenden elektrischen Leistung profitieren kann. Etwa ein Ionentriebwerk und ein leistungsstarkes Radar. Auch für leistungsstarke Telekommunikationshardware (höhere Datenrate oder kleinere Antenne bei gleicher Datenrate...) kann die Leistung sinnvoll sein. Das ist nicht unwichtig denn der effektive Output vieler Instrumente moderner Raumsonden ist häufig von der Datenmenge die zur Erde übertragen werden kann limitiert. Das alles spricht aber ebenfalls für eine eher teurere Mission.

Ein nuklear-elektrisches Ionentriebwerk könnte die Startkosten zu weit entfernten Zielen aber auch wieder reduzieren...

Zitat
Macht "Krusty" auch im Erdorbit technisch Sinn? Vielleicht kann man das System dann erstmal bei einer militärischen Mission testen, wo Geld "keine Rolle spielt".

Heutzutage liefern Solarpaneele im Erdorbit in dieser Leistungsklasse weit bessere Leistungsdichten als ein Kernreaktor wie Krusty. Selbst wenn man Batterien für den Betrieb auf der Nachtseite der Erde einrechnet. Erst im Megawattbereich werden Kernreaktoren hier potenziell interessant.

Es gibt vielleicht ein paar sehr spezielle Ausnahmen die aber eine immer kleinere Rolle spielen dürften. Satelliten die in einer sehr niedrigen Umlaufbahn fliegen können etwa länger dort verbleiben wenn sie aerodynamisch gebaut sind- was durch den Verzicht auf Solarpaneele leichter möglich ist. Das ist auch der Grund dafür das etwa die sowjetischen RORSAT-Satelliten mit Reaktoren ausgestattet waren. Allerdings ist der Betrieb von Kernreaktoren in einem niedrigen Erdorbit heute durch internationale Regularien verboten und es gibt immer bessere Möglichkeiten tief fliegende Satelliten auch solar zu betreiben (siehe etwa Super-Low Altitude Test Satellite,...).

Zitat
Sonst wird es wohl wirklich schwierig. Als weiteres Einsatzgebiet fällt mir sonst nur noch die Tiefsee ein und ob man da im worst case eine größere Menge strahlendes Material außer Kontrolle haben möchte, bin ich mir nicht so sicher... :-\

Die Tiefsee ist natürlich eine interessante Einsatzmöglichkeit, vor allem auch militärisch. Es gibt auf dem Meeresgrund zahlreiche militärische Abhörstationen (SOSUS,...) die irgendwie mit Energie versorgt werden müssen. Heute erfolgt das zum Teil über Radionuklidbatterien mit Plutonium-238- analog zu Raumsonden im tiefen Weltraum. Und analog zu diesen könnten auch Kernreaktoren wie Krusty/Kilopower hier eine Alternative sein.

Neben stationären Stationen werden auch Unterwasserdrohnen entwickelt deren Reichweite man analog zu bemannten Atom-U-Booten durch einen Reaktorantrieb im Vergleich zu einem Batterieantrieb beträchtlich steigern könnte.

Möglicherweise nicht ohne Grund wird die Entwicklung on Kilopower daher auch von der DARPA bzw. vom US-Verteidigungsministerium unterstützt. Es ist durchaus möglich das diese Reaktorentwicklung auch eine militärische, terrestrische Komponente hat.

Auf Basis der Kilopower-Technik sind auch leistungsstärkere Reaktoren möglich (Megapower). Ein solcher Reaktor könnte auch als Mini-Kernkraftwerk zur Versorgung kleiner Inseln oder abgelegener Siedlungen als Alternative zu oder Ergänzung von Dieselgeneratoren dienen. Die Firma Westinghouse entwickelt die Technik daher für terrestrische Anwendungen unter dem Namen eVinci (http://www.westinghousenuclear.com/New-Plants/eVinci-Micro-Reactor) weiter, ein erster Versuchsreaktor der eVinci Klasse könnte in wenigen Jahren in Kanada in Betrieb gehen wo man sehr an derartigen Reaktoren für die Versorgung abgelegener Siedlungen im Norden interessiert ist.

Zitat
Naja, dann muss man halt ins kalte Wasser springen und gleich eine Flaggschiffmission á la "Europa Subsurface Drilling" ver-KRUST-en. :)

Ja... eine New-Frontiers-Mission könnte man vielleicht auch noch mit einem Kilopower-Reaktor ausstatten aber eine Discovery-Mission mit einem Budget von wenigen hundert Millionen Euro...? Ich weiß nicht... einfach wird es wohl nicht in so einem Budget Startkosten, Reaktor und eine Sonde die angemessen von der zur Verfügung stehenden elektrischen Leistung profitieren kann unterbringen kann...
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 26. August 2018, 03:21:35
Einen Nuklearreaktor mit gerade mal 1kW elektrischer Leistung ist immer noch ziemlich wenig um damit SEP machen zu können. Aber hier nochmal meine Frage, wie lange ist dessen Verwendungszeit und geht das nur bis 1kW oder wie sieht die spezifische Leistung bei der 10-fachen Leistung aus?
Sowas wäre dann schon interessant falls man damit z.B. einen neue Sonde beim Pluto stoppen könnte.
Mit 10kW sollte die Sendeleistung auch ein großes Stück besser sein.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Doc Hoschi am 26. August 2018, 08:22:46
Einen Nuklearreaktor mit gerade mal 1kW elektrischer Leistung ist immer noch ziemlich wenig um damit SEP machen zu können.

Wieso sollte man Kilopower und SEP (Solar Electric Propulsion) kombinieren?  ???
Ich befürchte du meinst eher die Kombination aus Nuklearreaktor und Ionenantrieb. Wenn ja wäre es recht typisch, wenn Du dann unabhängig von der Vielzahl möglicher Einsatzprofile (Nutzlast, Ziel, Missionsdauer, etc.) hier mal wieder einen Wert (1kWe) pauschal für alle Missionen auf den Prüfstand stellst.

Auch wenn 1kWe (insbesondere hinsichtlich der spezifischen Leistung) nicht optimal sind, so könnten theoretisch auch damit in Komibination mit elektrischem Antrieb interessante Missionen durchgeführt werden, es entspricht dann gegebenenfalls nur nicht DEINER Vorstellung einer zeitlich effizienten Mission.

Zu Deinen Fragen:
Verwendungszeit Kilopower bzw. operating time: 12 (Mars 10kWe Kilopower) - 15 Jahre (Space 1kWe Kilopower)
Quelle: https://permalink.lanl.gov/object/tr?what=info:lanl-repo/lareport/LA-UR-16-28377 (https://permalink.lanl.gov/object/tr?what=info:lanl-repo/lareport/LA-UR-16-28377) (Folie 10)

Abschätzung spezifische Leistung 10kWe Kilopower (Annahme LEU-Variante (low enriched uranium)): 10.000 We/ca. 1800 kg = ca. 5,6 W/kg
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 26. August 2018, 13:15:13
Ne da liegst du falsch,  mit 10kW kann man schon einiges anfangen, z.B. größere Kurskorrekturen vornehmen, aber das beist sich dann wohl doch mit der zu kurzen Einsatzzeit im äuseren Sonnensystem, aber zumindest kann man damit mit die Sendleistung der Antennen erhöhen, das hilft auch.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Dominic am 27. August 2018, 22:28:51
Zitat
Einen Nuklearreaktor mit gerade mal 1kW elektrischer Leistung ist immer noch ziemlich wenig um damit SEP machen zu können. Aber hier nochmal meine Frage, wie lange ist dessen Verwendungszeit und geht das nur bis 1kW oder wie sieht die spezifische Leistung bei der 10-fachen Leistung aus?
Sowas wäre dann schon interessant falls man damit z.B. einen neue Sonde beim Pluto stoppen könnte.
Mit 10kW sollte die Sendeleistung auch ein großes Stück besser sein.

Prinzipiell sollten Reaktoren des "Kilopower"-Typs zwischen 500W und 10kW Leistung skalierbar sein. Eine höhere Leistung ist dabei mit einer höheren Leistungsdichte verbunden.

Einer etwas älteren Schätzung (https://yellowdragonblogdotcom.files.wordpress.com/2014/01/mcclure-130920.pdf) zufolge soll ein Modell mit 800W (elektrisch) auf eine Masse von 400kg (2W/kg) kommen, ein 3kW Modell bereits auf 750kg (4W/kg). Eine andere Schätzung (https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20160012354.pdf) nennt ebenfalls 751kg (~4W/kg) für die 3kW Variante und abgesehen davon noch 1246kg für eine 7kW Variante (5,6W/kg) und 1544kg für eine 10kW Variante (6,5W/kg).

Die Angaben von 5W/kg oder (neuer) 5,6W/kg für ein 10kW Modell scheinen sich auf Modelle für die Versorgung bemannter Bodenstationen zu beziehen. Diese Derivate haben eine schwerere, allseitige Abschirmung und kommen so auf eine höhere Masse und eine entsprechend geringere spezifische Leistung als Modelle für Raumsonden welche nur eine Abschirmung in Richtung Sonde benötigen.

Die maximale Einsatzeit der Reaktoren sollte kaum von der Reaktorleistung abhängen da sie in allen Leistungsklassen nicht vom Abbrand des Kernbrennstoffs limitiert wird sondern eher durch die Lebensdauer von Stirling-Generatoren und Elektronik.

Leistungsstärkere Varianten sind allerdings nicht nur schwerer sondern auch teurer. Man braucht für mehr Leistung etwa mehr und/oder größere Stirling-Generatoren. Wobei die spezifischen Kosten bei zunehmender Leistung auch sinken dürften.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 28. August 2018, 06:42:58
Sö ähnlich habe ich mir das gedacht, ich vermute aber das die spezifische Leistung zu klein ist um z.B. eine Sonde beim Pluto schnell genug zu bremsen, für Kurskorrekturen z.B. im Uranussystem sollte es aber reichen.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Doc Hoschi am 28. August 2018, 08:58:48
Ne da liegst du falsch, mit10kW kann man schon einiges anfangen....
Wann und wo habe ich denn das Gegenteil behauptet?
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Dominic am 28. August 2018, 10:54:45
Sö ähnlich habe ich mir das gedacht, ich vermute aber das die spezifische Leistung zu klein ist um z.B. eine Sonde beim Pluto schnell genug zu bremsen, für Kurskorrekturen z.B. im Uranussystem sollte es aber reichen.

Na ja wenn man früh genug zu bremsen anfängt...

Dawn hat es auch mit SEP bis Ceres geschafft wobei am Ziel nicht mehr viel mehr als 1kW für den Antrieb zur Verfügung stand/steht.

Beim Uranus kommt auch (zusätzlich?) Aerobraking in Frage auch wenn das nicht einfach sein düfte  :D
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 29. August 2018, 00:16:27
Bei den Gasplaneten, gerade auch beim Uranus und Neptun würde ich Aerobraking und SEP für sehr sinnvoll halten, am besten Natürlich 10kW oder mehr, damit könnte man dann sehr viele die Monde untersuchen und wenn man die Leistung nicht für SEP Braucht, kann man die Energie nutzen um mehr Daten zu Erde zu schicken und das für lange Zeit.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Doc Hoschi am 29. August 2018, 07:27:45
Sorry, aber ich schreibe das eigentlich Offensichtliche jetzt nochmals:

Nukleartechnik (dieser Thread): Energieerzeugung über Kernenergie z.B. für einen Außenposten ODER für einen elektrischen Antrieb (z.B. VASIMR, NEXT, NSTAR etc.))
SEP: Kombination aus Energieerzeugung ausschließlich über Solarzellen (!) und elektrischem Antrieb....was aus der Abkürzung heraus eigentlich klar sein sollte.

Keine Ahnung also, weshalb in diesem Thread weiterhin Überlegungen über SEP-Missionen angestellt werden, es sei denn zum Vergleich. Das sieht mir hier aber nicht so aus.

...wenn man die Leistung [10kW] nicht für SEP braucht...

Einen Nuklearreaktor mit gerade mal 1kW elektrischer Leistung ist immer noch ziemlich wenig um damit SEP machen zu können.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 29. August 2018, 12:50:14
Stimmt, das muss in dem Fall wohl NEP heißen?

Ich habe SEP nur als Kürzel für irgendeinen Ionen, oder Plasmaantrieb im Kopf gehabt, sorry.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Dominic am 29. August 2018, 13:37:55
Ja, NEP.

Wobei es aber auch Hybridvarianten geben kann... es ist etwa möglich und in manchen Szenarien vielleicht sinnvoll beispielsweise einen 3kW Reaktor mit 10kW Solarzellen zu kombinieren und die Solarzellen nur oder primär in Sonnennahen Teilen der Flugbahn zu nutzen. Wenn sie nicht mehr gebraucht werden könnte man sie sogar analog zu einer klassischen Raketenstufung absprengen oder als Bestandteil einer Tochtersonde abkoppeln.

Hybridvarianten gibt es abgesehen davon noch einige andere, etwa nuclear thermal propulsion (NTP) in Kombination mit NEP oder NTP in Kombination mit einer solaren Energieversorgung elektrischer Systeme. Letzteres kann insbesondere auf einem Flug zum Mond oder Mars sinnvoll sein.

Zitat
Bei den Gasplaneten, gerade auch beim Uranus und Neptun würde ich Aerobraking und SEP für sehr sinnvoll halten,

Zu Aerobreaking bei den Gasplaneten ist noch zu sagen das es nicht einfach ist. Eine Raumsonde mit Kernreaktor eignet sich prinzipiell relativ gut dafür, etwa weil der Radiator als Fläche zum Bremsen genutzt werden könnte.

Der Bereich der Atmosphäre der dicht genug für Aerobreaking ist aber auch nicht zu dicht ist allerdings sehr dünn. Man müsste die Flugbahn der Raumsonde sehr genau steuern können und man muss auch die Atmosphäre dieser Planeten sehr genau kennen, eventuell genauer als das insbesondere bei Uranus und Neptun derzeit vermutlich der Fall ist. Insbesondere wäre ein Aerobreaking-Maneuver damit sehr riskant und würde eventuell den Einsatz neuer Technologien erfordern (etwa autonome Kuskorrektur in Abhängigkeit von Messungen,...).

Etwas viel unerprobte Technologie für eine teure Sonde die viele Jahre unterwegs und nicht leicht zu ersetzen ist. Aber fallweise immer noch besser als ein reiner Vorbeiflug falls man sich ein konventionelles Bremsmaneuver nicht leisten will...
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 29. August 2018, 21:42:19
Möglicherweise wäre da eine kleine Voraussonde nützlich um die Atmosphäre zu prüfen.
Allzu weit müsset die ja nicht gerade voraus Fliegen, nur soweit das man über deren Abbremsung Rückschlüsse ziehen kann und die Bahn dann noch um vielleicht 500km korrigieren zu können.   
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Dominic am 07. September 2018, 11:49:30
Vortrag von Dr. David Poston, Leiter des compact fission reactor design team des LANL bei der Mars Society Convention 2018 über die Kilopower Technik, natürlich mit besonderem Hinblick auf den Einsatz auf dem Mars.

https://www.youtube.com/watch?v=NLE5YFuCmhw (https://www.youtube.com/watch?v=NLE5YFuCmhw)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: FlyRider am 30. Oktober 2019, 13:48:53
Wie es aussieht, soll der Kilopower Generator auch für die kommenden Mondmissionen (Artemis und nachfolgende Programme) genutzt werden. Nachdem der KRUSTY Test ja wohl zur vollen Zufriedenheit verlaufen ist, wird man die Technologie wohl für konkrete Missionen weiterentwickeln.

https://www.nasa.gov/press-release/demonstration-proves-nuclear-fission-system-can-provide-space-exploration-power (https://www.nasa.gov/press-release/demonstration-proves-nuclear-fission-system-can-provide-space-exploration-power)

Zitat: "The project will remain a part of the STMD’s Game Changing Development program with the goal of transitioning to the Technology Demonstration Mission program in Fiscal Year 2020."

Man hat momentan wohl konkret vor allem bodenstationierte Generatoren im Auge, die die Energie für In-Situ Prozesse (naheliegend wäre z.B Wasser -> Sauerstoff -> Treibstoff (H + 0) auf dem Mond) bereitstellen sollen. Zitat: "Such a demonstration could pave the way for future Kilopower systems that power human outposts on the Moon and Mars, including missions that rely on In-situ Resource Utilization to produce local propellants and other materials."

Egal was manche von den neuen Mondplänen und Artemis halten: Ich finde das alles MEGA spannend und freu mich wie Schnitzel auf die nächsten Jahre  :D
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: McPhönix am 30. Oktober 2019, 16:09:33
Ich hoffe ja auch sehr, daß ich die erste Nutzanwendung auf dem Mond noch erlebe.

Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Darthholly am 30. Oktober 2019, 18:27:39
Wie es aussieht, soll der Kilopower Generator auch für die kommenden Mondmissionen (Artemis und nachfolgende Programme) genutzt werden. Nachdem der KRUSTY Test ja wohl zur vollen Zufriedenheit verlaufen ist, wird man die Technologie wohl für konkrete Missionen weiterentwickeln.

https://www.nasa.gov/press-release/demonstration-proves-nuclear-fission-system-can-provide-space-exploration-power (https://www.nasa.gov/press-release/demonstration-proves-nuclear-fission-system-can-provide-space-exploration-power)

Zitat: "The project will remain a part of the STMD’s Game Changing Development program with the goal of transitioning to the Technology Demonstration Mission program in Fiscal Year 2020."

Man hat momentan wohl konkret vor allem bodenstationierte Generatoren im Auge, die die Energie für In-Situ Prozesse (naheliegend wäre z.B Wasser -> Sauerstoff -> Teibstoff (H + 0) auf dem Mond) bereitstellen sollen. Zitat: "Such a demonstration could pave the way for future Kilopower systems that power human outposts on the Moon and Mars, including missions that rely on In-situ Resource Utilization to produce local propellants and other materials."

Egal was manche von den neuen Mondplänen und Artemis halten: Ich finde das alles MEGA spannend und freu mich wie Schnitzel auf die nächsten Jahre  :D


Leider fehlt es scheinbar sowohl an der Finanzierung als auch einer KONKRETEN Projektierung für ein raumtaugliche Hardware.

https://www.space.com/nuclear-reactor-for-mars-outpost-2022.html (https://www.space.com/nuclear-reactor-for-mars-outpost-2022.html)

Das DoE scheint jedenfalls in diesem Jahr aktuell davon auszugehen, frühestens im FY 2022 Flughardware entwickelt zu können.

Aber spannend finde ich es auch extrem...
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: FlyRider am 30. Oktober 2019, 21:35:59


Das DoE scheint jedenfalls in diesem Jahr aktuell davon auszugehen, frühestens im FY 2022 Flughardware entwickelt zu können.

Aber spannend finde ich es auch extrem...

Ich hab das anders verstanden: "No off-Earth demonstration is on the books yet, but Kilopower should be ready to go by 2022 or so if need be, said Patrick McClure, Kilopower project lead at the Department of Energy's (DOE) Los Alamos National Laboratory in New Mexico.

"I think we could do this in three years and be ready for flight," McClure said late last month during a presentation with NASA's Future In-Space Operations working group. "

Klingt für mich eher so, dass es zwar bislang noch keine konkreten Anfragen für eine Mission gibt, man bis 2022 aber auf jeden Fall bereit wäre. Ich glaube schon, dass wir das Ding in den nächsten Jahren im Einsatz sehen werden. 2 Tonnen für eine kontinuierliche Versorgung mit 10kW Leistung an jedem Punkt im Sonnensystem und z.B auch während der Mondnacht - besser geht es doch kaum  8)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Darthholly am 30. Oktober 2019, 23:04:37


Das DoE scheint jedenfalls in diesem Jahr aktuell davon auszugehen, frühestens im FY 2022 Flughardware entwickelt zu können.

Aber spannend finde ich es auch extrem...

Ich hab das anders verstanden: "No off-Earth demonstration is on the books yet, but Kilopower should be ready to go by 2022 or so if need be, said Patrick McClure, Kilopower project lead at the Department of Energy's (DOE) Los Alamos National Laboratory in New Mexico.

"I think we could do this in three years and be ready for flight," McClure said late last month during a presentation with NASA's Future In-Space Operations working group. "

Klingt für mich eher so, dass es zwar bislang noch keine konkreten Anfragen für eine Mission gibt, man bis 2022 aber auf jeden Fall bereit wäre. Ich glaube schon, dass wir das Ding in den nächsten Jahren im Einsatz sehen werden. 2 Tonnen für eine kontinuierliche Versorgung mit 10kW Leistung an jedem Punkt im Sonnensystem und z.B auch während der Mondnacht - besser geht es doch kaum  8)

Ja, cool wäre das ja... Aber das von mir zitierte Sheet war von 2018/05 mit einer Zeitschiene von 2 Jahren, um Hardware zu entwickeln (FY2020). Jetzt sind 1,5 Jahre um und es gab weder einen Auftrag in den Büchern, noch ist im Budget der NASA konkret eine Finanzierung außerhalb des STMD vorhanden.

Müsste das nicht der Fall sein müssen, wenn z.B. Artemis mit einem Kilopower-Reaktor bestückt auf dem Mond landen wollte oder sollte? Bin da nicht kenntnisreich genug, aber nach meiner Rechnung kann ein solches Projekt frühestens für das FY2021 ins Budget aufgenommen und anfinanziert werden können. Früheste Fertigstellung wäre nach einer Entwicklungszeit gemäß Sheet von 2 Jahren dann Ende 2022, wenn nichts dazwischenkommt und alle Meilensteine fristgerecht genommen werden können.

Start wäre dann frühestens 2023. Für Artemis würde das ja eigentlich reichen, vorausgesetzt der Träger und Blue Origin bleiben ebenfalls im Budget und Plan...

Möglicherweise ist das Interview mit McClure als Werbetrommel zu verstehen... ::)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 31. Oktober 2019, 09:55:28
Das hier derzeit noch nichts läuft ist ja kein Wunder den es gibt weder ein Landemodul, geschweige den ein Raumschiff um bemannt zu landen.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Sensei am 31. Oktober 2019, 12:30:44
und will man den 11 fuß "compact fission reactor" direkt bei Artemis 1/2 mit in der kleinen Landekapsel mitführen? Wo man jetzt schon überlegt ob man überhaupt 100kg Mondproben in der relativ großen Orion mit zurück bekommt?

Das bezweifel ich doch sehr. Da müsste es wohl erst eine neue, größere und drauf angepasste Landefähre geben.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Darthholly am 31. Oktober 2019, 14:56:57
und will man den 11 fuß "compact fission reactor" direkt bei Artemis 1/2 mit in der kleinen Landekapsel mitführen? Wo man jetzt schon überlegt ob man überhaupt 100kg Mondproben in der relativ großen Orion mit zurück bekommt?

Das bezweifel ich doch sehr. Da müsste es wohl erst eine neue, größere und drauf angepasste Landefähre geben.

auch wieder richtig...  :)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: FlyRider am 31. Oktober 2019, 15:03:35
und will man den 11 fuß "compact fission reactor" direkt bei Artemis 1/2 mit in der kleinen Landekapsel mitführen? Wo man jetzt schon überlegt ob man überhaupt 100kg Mondproben in der relativ großen Orion mit zurück bekommt?

Das bezweifel ich doch sehr. Da müsste es wohl erst eine neue, größere und drauf angepasste Landefähre geben.

Dass man sowas nicht mit Artemis 1 oder 2 mitnimmt, ist wohl klar. Wenn man wirklich eine Basis in irgendeiner Form auf dem Mond haben möchte, muss man ja ohnehin mit vielen, vielen Fracht- und Versorgungsflügen rechnen. Deshalb gibt es ja auch das Commercial Lunar Payload Services - Programm. Aus meiner Sicht wird man aber um die Nukleartechnik ohnehin nicht rumkommen, sonst ist man z.B. beim Mond als Standort zwingend auf ganz wenige Plätze auf Kraterrändern an den Polen angewiesen, um Solartechnik sinnvoll nutzen zu können.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Sensei am 31. Oktober 2019, 17:02:59
Zitat
sonst ist man z.B. beim Mond als Standort zwingend auf ganz wenige Plätze auf Kraterrändern an den Polen angewiesen, um Solartechnik sinnvoll nutzen zu können.

Warum?

Es gibt Speicher (Thermal und Elektrisch).
Klar, die 15 Tage Nacht muss man erst einmal durchhalten. Aber sooo viel elektrische Energie/ Leistung wird man Nachts gar nicht brauchen, oder? (Solange die ISRU und Außenarbeiten/Erkundungen bei Tageslicht durchgeführt werden)
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: McPhönix am 31. Oktober 2019, 18:50:41
Speicher für Solarstrom, also Batterien sind immernoch schwere Teile. Klar, noch braucht man sie. Aber wenn man die los werden könnte bzw. nur noch ein Zehntel davon als Puffer und Glättung für 3 oder 4 Kilopower - das wär schon schön.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 01. November 2019, 06:54:53
Die Frage nach der Energieversorgung ist nur bei bemannten Missionen kritisch.
Auf dem Mond braucht eine Besatzung aber Schutz vor der Strahlung, da wird man um ein eingraben nicht herum kommen, aber der Mondboden ist saumässig kalt, 14 Tage aus Akkus den Wärmebedarf zu decken dürfte ohne Kernkraft ziemlich sportlich sein.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Harrass am 08. Januar 2020, 00:15:57
Vor 60 Jahren wurde in Oakridge (USA) ein Atomreaktor mit flüssigem Salz entwickelt, der etwa 4 Jahre lief.
Die Idee war, damit Flugzeuge anzutreiben.

Ich denke der könnte durchaus auch Raumschiffe mit Energie versorgen und ich hoffe wirklich, das ich noch erlebe, das den jemand mit dem Raumantrieb VASIMR verheiratet.
Titel: Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
Beitrag von: Klakow am 08. Januar 2020, 06:55:39
VASIMR war auch mal mein Favorit für einen realisierbaren Raumantrieb hat aber meiner Meinung nach gegenüber einem Haltriebwerk das zumindest im Kilowatt Bereich schon geflogen ist, oder noch stärker einem DS4G Triebwerk einige Nachteile, z.B. die viel spezifische Leistung.
Schaut man sich die Programme und den Fortschritt von Adastra an, so sieht mir das Programm eingeschlafen aus. Leider hat auch ein Flüssigsalz Reaktor ein heftiger Problem, seine Leistung je Kilogramm ist ziemlich mies, das macht auf dem Boden eines Himmelkörpers nicht viel aus, steht aber im All für Sonnennahe Missionen in Konkurenz zu Solarzellen, die vermutlich bis über die Marsbahn hinnaus besser sind.