NASA testet erfolgreich Mini-Kernkraftwerk für Langstrecken-Raumflüge

| Redakteur: Julia Schmidt

Der Prototyp des Mini-Kraftwerks verwendet einen massiven, gegossenen Uran-235-Reaktorkern, etwa so groß wie eine Küchenrolle. Im Bild: So könnte eine zukünftige Powerstation auf dem Mond aussehen.
Der Prototyp des Mini-Kraftwerks verwendet einen massiven, gegossenen Uran-235-Reaktorkern, etwa so groß wie eine Küchenrolle. Im Bild: So könnte eine zukünftige Powerstation auf dem Mond aussehen. (Bild: NASA)

Die NASA und das Department of Energy's National Nuclear Security Administration (NNSA) haben erfolgreich ein neues Kernreaktor-Energiesystem demonstriert, das lange Zeit bemannte Missionen zum Mond, zum Mars und zu anderen Zielen ermöglichen könnte.

Der „Kilopower Reactor Using Stirling Technology“ abgekürzt KRUSTY oder kurz auch „Kilopower“ genannt ist ein winziger Kernreaktor der die Energieversorgung auf Langstreckenflügen durch das Weltall gewährleisten soll. Das Projekt wurde bereit 2015 ins Leben gerufen.

Das Kilopower-Projekt ist ein Technologieprojekt zur schnellen Entwicklung vorläufiger Konzepte und Technologien, die für ein erschwingliches Kernspaltungssystem verwendet werden könnten. Damit sollen unter anderem langfristige Aufenthalte auf Planetenoberflächen ermöglicht werden. Das Hauptziel des Projekts ist die Entwicklung und Erprobung von Kernkraftwerkstechnologien bis 2018, um die Machbarkeit zu erforschen und damit für zukünftige Forschungsprojekte eine entsprechend Option anbieten zu können.

Wesentlicher Bestandteil künftiger Mond- und Mars-Missionen

NASA verkündete die Ergebnisse der erfolgreichen Demonstration Anfang Mai, während einer Pressekonferenz am Mittwoch in seinem Glenn Research Center in Cleveland. Die Kilopower-Experimente wurden von November 2017 bis März auf der NNSA National Security Site durchgeführt.

„Sichere, effiziente und reichlich vorhandene Energie wird der Schlüssel zur zukünftigen Erforschung (des Weltalls, Anm. d. Red.) durch Roboter oder Menschen sein“, sagte Jim Reuter, stellvertretender NASA-Administrator für das Space Technology Mission Directorate (STMD) in Washington. „Ich erwarte, dass das Kilopower-Projekt ein wesentlicher Teil zukünftiger Mond- und Mars-Energie-Architekturen sein wird.“

Kilopower ist ein kleines, leichtes Spaltungsstromsystem, das bis zu 10 Kilowatt elektrische Leistung liefert – genug, um mehrere Durchschnittshaushalte kontinuierlich für mindestens 10 Jahre zu versorgen. Vier Kilopower-Einheiten würden genug Energie liefern, um einen Außenposten zu errichten.

Für energiehungrige Missionen

Laut Marc Gibson, leitender Ingenieur für das Projekt in Glenn, ist das bahnbrechende Energiesystem ideal für den Mond, wo die Stromerzeugung aus Sonnenlicht schwierig ist, da eine Mondnacht etwa 14 Tagen auf der Erde entspricht.

„Kilopower gibt uns die Möglichkeit, energiehungrige Missionen durchzuführen und etwa die Schattenkrater des Mondes zu erforschen“, sagte Gibson. „Wenn wir Astronauten für lange Aufenthalte auf dem Mond und anderen Planeten schicken, wird das einen Bedarf an Energie erfordern, den wir zuvor nicht gebraucht haben.“

Der Prototyp des Mini-Kraftwerks verwendet einen massiven, gegossenen Uran-235-Reaktorkern, etwa so groß wie eine Küchenrolle. Passive Natrium-Wärmerohre übertragen die Reaktorwärme auf hocheffiziente Stirlingmotoren, die die Wärme in Strom umwandeln.

Derzeit noch eine Machbarkeitsstudie

Laut David Poston, dem Chefkonstrukteur des Los Alamos National Laboratory der NNSA, war der Zweck des jüngsten Experiments in Nevada zweifach: zu zeigen, dass das System Strom mit Spaltkraft erzeugen kann, und zu zeigen, dass das System stabil und sicher ist, egal in welcher Umgebung es auftritt.

„Wir haben alles, was wir konnten, auf diesen Reaktor geworfen, sowohl in Bezug auf die nominellen als auch auf die ungewöhnlichen Betriebsszenarien, und KRUSTY hat mit Bravour bestanden“, sagte Poston.

Das Kilopower-Team führte das Experiment in vier Phasen durch. Die ersten beiden Phasen, die ohne Strom durchgeführt wurden, bestätigten, dass sich jede Komponente des Systems wie erwartet verhielt. In der dritten Phase erhöhte das Team die Leistung, um den Kern inkrementell zu erwärmen, bevor es in die Endphase überging. Das Experiment gipfelte in einem 28-stündigen Full-Power-Test, der eine Mission simulierte, einschließlich Reaktorstart, Rampe auf volle Leistung, Dauerbetrieb und Abschaltung.

„Egal welcher Umgebung wir es aussetzen, der Reaktor arbeitet sehr gut.“

Während des gesamten Experiments simulierte das Team Leistungsreduzierung, ausgefallene Motoren und ausgefallene Heatpipes und zeigte damit, dass das System weiterhin funktionieren und mehrere Ausfälle erfolgreich bewältigen konnte.

„Wir haben das System auf Herz und Nieren geprüft“, sagte Gibson. „Wir verstehen den Reaktor sehr gut, und dieser Test hat bewiesen, dass das System so funktioniert, wie wir es entworfen haben. Egal welcher Umgebung wir es aussetzen, der Reaktor arbeitet sehr gut.“

Das Kilopower-Projekt entwickelt Missionskonzepte und führt zusätzliche Maßnahmen zur Risikominderung durch, um eine mögliche zukünftige Flugdemonstration vorzubereiten. Das Projekt bleibt Teil des Game Changing Development Programms der STMD mit dem Ziel, im Geschäftsjahr 2020 auf das Technology Demonstration Mission Programm umzusteigen.

Eine solche Demonstration könnte den Weg für zukünftige Kilopower-Systeme ebnen, die menschliche Außenposten auf dem Mond und dem Mars antreiben, einschließlich Missionen, die auf In-situ-Ressourcennutzung angewiesen sind, um lokale Treibstoffe und andere Materialien herzustellen.

Leben in der Atacama-Wüste: Modell für Leben auf dem Mars?

Leben in der Atacama-Wüste: Modell für Leben auf dem Mars?

27.02.18 - Die Atacama-Wüste in Chile ist eine der lebensfeindlichsten Regionen der Erde. Dennoch gibt es tief im Boden eine Vielfalt von Organismen, die eventuell Jahrmillionen überdauert haben. Eine Parallele zum Mars? lesen

Kommentar zu diesem Artikel abgeben
copyright

Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Infos finden Sie unter www.mycontentfactory.de (ID: 45295246 / Seitenblicke)