Deep Space Missionen: USA stellen wieder Plutonium-238 her

astronews.com Redaktion

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Missionen in die äußeren Regionen unseres Planetensystems sind auf sogenannte Radionuklidbatterien zur Energieversorgung angewiesen. Für diese benötigt man Plutonium-238, das seit Ende der 1980er Jahre in den USA nicht mehr hergestellt wurde und von dem es nur noch Restbestände gibt. Nun wurde erstmals wieder Plutonium-238 erzeugt. (28. Dezember 2015)

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ralfkannenberg

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Auch auf die Gefahr hin, dass ich mich jetzt wieder einmal unbeliebt mache:

Missionen in die äußeren Regionen unseres Planetensystems sind auf sogenannte Radionuklidbatterien zur Energieversorgung angewiesen.
Der Mars, auf dem die Curiosity herumfährt und der Mars 2020 Rover herumfahren soll, befindet sich ja bekanntlich in den äusseren Regionen des Sonnensystems.

Für diese benötigt man Plutonium-238, das seit Ende der 1980er Jahre in den USA nicht mehr hergestellt wurde und von dem es nur noch Restbestände gibt. Nun wurde erstmals wieder Plutonium-238 erzeugt.
Die Restbestände betragen 35 kg und wenn man pro Jahr 1.5 kg herstellt, so sind die Bedürfnisse der NASA langfristig abgedeckt.

Dann schauen wir doch mal: die New Horizons hat knapp 11 kg mitgeführt, und die Curiosity derer knapp 5 kg.

Mit den Restbeständen kann man also nochmals 2 Curiosity-Missionen und 2 New Horizons Missionen realisieren und ich bin wenigstens ein bisschen der Meinung, dass - da solche Missionen ja nicht allesamt in den nächsten 10 Jahren zu erwarten sind, dass man wenigstens einen Teil der Forschungsgelder auch für die Erforschung alternativer Versorgungsmöglichkeiten nutzen könnte. Denn so wie es aussieht könnten die nun aufgestockten Restbestände wohl auch für nicht-naturwissenschaftliche Zwecke eingesetzt werden.

Für letzteres mag es ja nachvollziehbare militärische Gründe geben, aber dann möge man das bitte auch so kommunizieren.


Freundliche Grüsse, Ralf
 

Dgoe

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Der Mars, (...), befindet sich ja bekanntlich in den äusseren Regionen des Sonnensystems.
Hallo Ralf,

das müssen aber schon etwas angestaubte Karten sein, auf die Du da geguckt hast. :D

Gruß,
Dgoe

P.S.: Ich nehme an Du meintest 'in den äußeren Regionen des inneren Sonnensystems'?
 
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Dgoe

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D'oh. Ach sooo. :cool:

Ich bin für Solarpaneele mit Scheibenwischern, besser gesagt Staubwischern, dann kann man da ewig rumgurken...

Gruß,
Dgoe
 

Herr Senf

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... Die Restbestände betragen 35 kg ... Dann schauen wir doch mal: die New Horizons hat knapp 11 kg mitgeführt, und die Curiosity derer knapp 5 kg.
Mit den Restbeständen kann man also nochmals 2 Curiosity-Missionen und 2 New Horizons Missionen realisieren ...

Aber die Hälfte der Restbestände ist inzwischen verschimmelt (> 30 J), Plutonium hält auch nicht ewig.
Vornehm ausgedrückt entspricht nur noch die Hälfte der Spezifikation, der Rest muß mit neuem gestreckt werden, um verwendet werden zu können.

Grüße Senf

PS: Die Halbwertszeit von Pu238 beträgt 87,7 Jahre, also geeignet für Langzeitmissionen.
Voyager 1, 2 hatten je 13,5 kg an Bord, womit beim Start 1977 thermoelektrisch 470 Watt generiert werden konnten.
Nach fast 40 Jahren ist die radioaktive Leistung noch 70 %, wegen Verschleiß der Thermoelemente ist die elektrische nur noch 50 %.
 
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hardy

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Denn so wie es aussieht könnten die nun aufgestockten Restbestände wohl auch für nicht-naturwissenschaftliche Zwecke eingesetzt werden.

Für letzteres mag es ja nachvollziehbare militärische Gründe geben, aber dann möge man das bitte auch so kommunizieren.

An welche militärischen Anwendungen von Pu-238 denkst du, Ralf?
Bekanntlich ist Pu-238 kein Spaltstoff, der für nukleare Kettenreaktionen tauglich wäre.

Gruss hardy
 

Dgoe

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[Dieser Beitrag wurde auf Wunsch des Verfassers gelöscht.]
 
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Bynaus

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ralfkannenberg schrieb:
Der Mars, auf dem die Curiosity herumfährt und der Mars 2020 Rover herumfahren soll, befindet sich ja bekanntlich in den äusseren Regionen des Sonnensystems.

In den äusseren Regionen des Sonnensystems (sicher jenseits von Jupiter) ist ein RTG zwingend. Auf dem Mars ist es nicht gleichermassen zwingend, aber es gibt Situationen, wo die hohe Energiedichte des RTGs von Vorteil ist, wie bei Curiosity/Mars2020. Das RTG produziert etwa 125 Watt (am Anfang der Mission), und zwar rund um die Uhr, nicht nur während ein paar Stunden wie die Solar Panels auf den MERs (Spirit / Opportunity). Ich glaube, man hat auch Studien gemacht, wonach die "Putzeffekte" durch Wind bei einem "Curiosity-grossen" Solarpanel nicht gleich effizient wären wie bei den MERs. Zudem braucht man so keine Batterien, die unter den kalten Temperaturen relativ schnell an Leistung verlieren. Ein RTG - das in der Nacht auch als Heizung dienen kann - verlängert die Lebensdauer des Rovers und seine aktive Betriebszeit ("Science per buck") beträchtlich.

wenn das Zeugs harmlos ist, umso besser !

Warum immer so extrem und sarkastisch? Niemand hat gesagt, dass es "harmlos" wäre (Plutonium ist immer noch giftig und die kurze Halbwertszeit bedeutet auch hohe Radioaktivität). Es ist bloss nicht für Kettenreaktionen (dh, Bomben) einsetzbar. Freu dich doch stattdessen, dass hardy dich was neues gelehrt hat!

Es ist schon denkbar, dass es militärische Anwendungen gibt, die nichts mit Kettenreaktionen zu tun haben. Fragt sich z.B., ob ein RTG auf einem Spionage-Satelliten in einigen Situationen hilfreich wäre (muss nicht sein).
 

ralfkannenberg

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Warum immer so extrem und sarkastisch? Niemand hat gesagt, dass es "harmlos" wäre (Plutonium ist immer noch giftig und die kurze Halbwertszeit bedeutet auch hohe Radioaktivität).
Hallo Bynaus,

es geht mir nicht um "extrem", es geht mir um "transparent". Mag sein, dass niemand gesagt hat, dass es harmlos wäre, aber ebenso hat niemand gesagt, dass es "nicht harmlos" wäre. Und das macht das ganze eben nicht transparent, wenn man so was einfach verschweigt.

Was ist das Problem, einfach eine kurze Abwägung zu kommunizieren, warum das Plutonium gefährlich ist, und ebenso, warum diese Gefährlichkeit in diesem Kontext aber nicht von Relevanz ist ? Dann kann jeder selber wenigstens ganz grob abwägen, wo Risiken liegen und ob diese Risiken irgendwie schlimm sind oder nicht.


Freundliche Grüsse, Ralf
 

Bynaus

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Unsinn. Warum musst du aus allem immer eine Verschwörung machen? Nur weil dir jemand ein wichtiges Detail zu einem Thema erklärt, heisst das noch lange nicht, dass er damit alle anderen debkbaren Details zu dem Thema "verschweigen" möchte. Wenn du findest, dass da noch eine wichtig Info fehlt, füg sie doch einfach selbst hinzu. Dein ständiger, beissender und völlig unnötiger Sarkasmus macht jede sonst interessante Diskussion kaputt.
 

ralfkannenberg

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Hallo Bynaus,

Unsinn. Warum musst du aus allem immer eine Verschwörung machen?
eine Verschwörungstheorie ??

Nur weil dir jemand ein wichtiges Detail zu einem Thema erklärt, heisst das noch lange nicht, dass er damit alle anderen debkbaren Details zu dem Thema "verschweigen" möchte.
Das habe ich auch nicht behauptet.

Wenn du findest, dass da noch eine wichtig Info fehlt, füg sie doch einfach selbst hinzu.
Es ist besser, wenn das die Leute tun, die vom Fach sind. Die anderen können das nämlich nicht so gut und wenn etwas nicht angesprochen wird so denkt man üblicherweise, dass es da auch nichts keine gibt. Eine so extrem zweifelnde Type bin ich nämlich nicht, d.h. ich gehe schon davon aus, dass die Inhalte hinreichend transparent kommuniziert werden.

Dein ständiger, beissender und völlig unnötiger Sarkasmus macht jede sonst interessante Diskussion kaputt.
Das passiert dann, wenn die Inhalte eben nicht hinreichend transparent kommuniziert werden. Vor allem dann, wenn dann auch noch wie bei den Kohlekraftwerken Hunderttausende von Todesopfern suggeriert werden und ich bis heute ausser einer trivialen Exponentialfunktion, die mit einem der Potenzsätze umgeformt wurde, trotz rund 60-seitiger Lektüre ausserhalb meines Fachgebietes, die auch zielführender von Fachleuten geleistet werden könnte, nichts belastbares gesehen habe, was eine solch deftige Behauptung begründen könnte. Dann kann es eben durchaus mal sakastisch werden.

Zumal die Transparenz aus rund 2-3 Sätzen bestehen würde und sich diese Folgediskussion dann auch völlig erübrigen würde. Und wie ich oben schon geschrieben habe: ich erwarte ja gar nicht, dass alles mit Öko-Zertifikaten ausgestattet sein muss, d.h. ich sehe zahlreiche Situationen, in denen problematische Werkstoffe trotzdem risikofrei eingesetzt werden können ! Aber um sich ein Bild machen zu können benötigt es eben diese Transparenz.


Freundliche Grüsse, Ralf
 
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hardy

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Was ist das Problem, einfach eine kurze Abwägung zu kommunizieren, warum das Plutonium gefährlich ist, und ebenso, warum diese Gefährlichkeit in diesem Kontext aber nicht von Relevanz ist ?

Hallo Ralf,

ich fühle mich angesprochen und will daher mal skizzieren, warum das Plutonium so gefährlich ist.
Ich stütze mich dabei auf einen Link der Uni Oldenburg und eigene Nachrechnungen bzw. Ergänzungen.

Die radiotoxische Wirkung von Uran (U)- oder Plutonium (Pu)-Isotopen beruht vor allem auf deren α-Strahlung. Weil α-Strahlen (He-Kerne) eine hohe Energie (einige MeV) und gleichzeitig in Gewebe eine geringe Reichweite (einige 10 µm) haben, wird viel Energie in kleinen Gewebebereichen absorbiert. Da die Dosisfaktoren (Sv/Bq) für Inhalation (Einatmen) etwa 100 mal größer sind als die für Ingestion (Essen, Trinken), sind die genannten Isotope für den Menschen besonders gefährlich, wenn sie eingeatmet werden.

Die Dosisfaktoren liegen für diese Isotope alle in der gleichen Grössenordnung. Insofern ist eine bestimmte Aktivitätsmenge (Anzahl Bq) U-238 ähnlich gesundheitsschädigend wie eine gleiche Aktivitätsmenge Pu-239 oder Pu-238. Dass die Pu-Isotope dennoch als "besonders gefährlich" eingestuft werden, hat seine Ursache in der unterschiedlichen spezifischen Aktivität (Bq/kg), bedingt durch unterschiedliche Halbwertszeiten (HWZ).

Die Aktivitäten von jeweils 1 gm (Gramm) der folgenden Isotope betragen:
U-238 (HWZ =4.47E+09 Jahre ): 1.244E+04 Bq
Pu-239 (HWZ =24110 Jahre): 2.296E+09 Bq
Pu-238 (HWZ =87.7 Jahre): 6.335E+11 Bq

Die Aktivität von 1 gm ist für Pu-239 also etwa 185'000 mal größer als für U-238 und für Pu-238 etwa 276 mal grösser als für Pu-239.
Bereits das Einatmen der winzigen Masse von ca. 44 Nanogramm (44 Milliardstel Gramm) Pu-239 reicht aus, um den nach der deutschen Strahlenschutzverordnung für beruflich Strahlenexponierte zugelassenen Grenzwert der Jahres-Aktivitätszufuhr für Inhalation von 100 Bq zu erreichen. Für 100 Bq Pu-238 dürften sogar nur 0.16 Nanogramm eingeatmet werden.

Die durch 100 Bq Pu-239 verursachte Strahlendosis beträgt immerhin ca. 15 mSv. Das ist mehr als das 6-fache der natürlichen jährlichen Strahlendosis, die in Deutschland bei etwa 2,3 mSv liegt.

Gruss von hardy
 

Wotan

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Radionuklidbatterien zur Stromerzeugung

Hallo,

...Die radiotoxische Wirkung von Uran (U)- oder Plutonium (Pu)-Isotopen beruht vor allem auf deren α-Strahlung...

Neben der radiotoxischen Wirkung gibt es noch die chemotoxische Wirkung auf den Menschen, das Zeug ist giftig. Es hängt wie immer von der Dosierung ab.

[:rolleyes:] Die meisten von uns haben es ja testen dürfen, alle die in der Zeit der Kernwaffentests geboren und aufgewachsen sind haben es in ihren Knochen und Zähnen eingebaut. In der Zeit von 1945 bis 1980 haben die „Großmächte“ ca. 5 Tonnen freigesetzt. Damals wurde es, ohne Rücksicht auf politische Gesinnung oder Hautfarbe, gleichmäßig und kostenlos über die ganze Welt verteilt. Da konnte (mußte) sich jeder bedienen und es in seinen Stoffwechsel einbauen und in den Knochen kann man es immer noch nachweisen. [/:rolleyes:]


Plutonium-238 ist ein wichtiger Stoff für die Raumfahrt und er ist händelbar wenn man verantwortungsvoll mit dem Stoff umgeht.

Als Radionuklidbatterien zur Stromerzeugung
oder einfach nur zum heizen.
 
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Bynaus

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eine Verschwörungstheorie ??

Du unterstellst, dass man einen Aspekt absichtlich "verschweigt", als ob da irgend eine negative Absicht dahinter stecken würde.

In Tat und Wahrheit ist es einfach so, dass es zu jedem Faktum eine beliebig grosse Anzahl anderer Fakten geben würde, die man im grösseren Zusammenhang auch noch nennen könnte. Wenn dir jemand sagt, dass man mit Plutonium-238 übrigens keine Atombomben bauen kann weil es nicht spaltbar ist, dann wird damit nicht behauptet, dass es generell ungefährlich sei. Das ist einfach Humbug, genauso wie der implizite Vorwurf, hier werde was "verschwiegen".

Es ist besser, wenn das die Leute tun, die vom Fach sind.

Glaubst du, wir haben einen Plutonium-Bombenbauer im Forum? Ist doch kein Problem, auf den freundlichen Hinweis von hardy in etwa so zu antworten: "Ah, danke für die Information, ich wusste nicht, dass man mit Plutonium-238 keine Bomben bauen kann. Natürlich heisst das nicht, dass das Plutonium deswegen ungefährlich ist, Plutonium bleibt Plutonium und damit radioaktiv und giftig." Wäre kein Problem gewesen und damit hättest du auch deine Kompetenzen nicht überschritten. Stattdessen wirfst du hardy grundlos vor, er wolle die Gefährlichkeit von Plutonium verschweigen...

Ich befürchte, du hattest einfach ein Problem damit, dass dich jemand korrigiert hat und reagierst deshalb betupft. Kein guter Diskussionsstil.

Vor allem dann, wenn dann auch noch wie bei den Kohlekraftwerken Hunderttausende von Todesopfern suggeriert werden

Oh bitte, nicht schon wieder. Keinen weiteren Kommentar dazu.
 

ralfkannenberg

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ich fühle mich angesprochen
Hallo hardy,

ich glaube, das ist das grosse Missverständnis in diesem Thread: ich habe Dich nicht angesprochen ! Warum den auch ? Ich hatte eine konkrete Frage und Du hast diese beantwortet, so dass ich sie verstanden hatte.

Damit war alles super !

und will daher mal skizzieren, warum das Plutonium so gefährlich ist.
Besten Dank für Deine Mühe; ich bin einfach der Meinung, dass solche Info's schon früher platziert werden sollten, also ganz konkret zu Thread-Beginn. Wobei ich das gar nicht in dieser Ausführlichkeit erwarte, es genügt mir völlig, dass es wenigstens angesprochen wird.


Freundliche Grüsse, Ralf
 

ralfkannenberg

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Du unterstellst, dass man einen Aspekt absichtlich "verschweigt", als ob da irgend eine negative Absicht dahinter stecken würde.
Hallo Bynaus,

kannst Du mir mal darlegen, warum Du auf so einen Blödsinn kommst ? Ich unterstelle niemandem Absicht, was ich aber tatsächlich unterstelle ist allzu leichtfertige Kommunikation.

Vielleicht hängt das mit meinem Bekanntenkreis zusammen, der bei solchen Issues seit Jahren, nein: Jahrzehnten, dann immer zu mir kommt und ich es einfach überdrüssig bin, allzu leichtfertig verfasste Kommunikation von gewissen Presseleuten wieder in den richtigen Zusammenhang stellen zu müssen, vor allem bei Angelegenheiten, wo ich das auch nicht einfach aus dem Ärmel schütteln kann und dann wie der letzte Depp dastehe.

Und Plutonium ist nun mal ebenso wie Uran in der Volksmeinung "vorbelastet", wobei an dieser Stelle irrelevant ist, ob diese Vorbelastung gerechtfertigt ist oder nicht. Aber diese Vorbelastung und die oftmals absurden Vorbehalte gegen die Atomphysik werden nicht dadurch besser, dass man leichtfertig kommuniziert; da darf man sich dann ruhig die Mühe machen, auch das "Big Picture" wenigstens kurz anzusprechen.


In Tat und Wahrheit ist es einfach so, dass es zu jedem Faktum eine beliebig grosse Anzahl anderer Fakten geben würde, die man im grösseren Zusammenhang auch noch nennen könnte.
Das ist so und bei nicht vorbelasteten Themen würde ich Dir auch im vollen Umfang zustimmen.

Wenn dir jemand sagt, dass man mit Plutonium-238 übrigens keine Atombomben bauen kann weil es nicht spaltbar ist, dann wird damit nicht behauptet, dass es generell ungefährlich sei. Das ist einfach Humbug, genauso wie der implizite Vorwurf, hier werde was "verschwiegen".
Wie gesagt, das interpretierst Du in meine Aussagen, ich hatte lediglich festgestellt, dass das Gegenteil von Deiner Aussage eben ebenfalls zutreffend ist. Und wie gesagt: Plutonium und Atombombe sind vorbelastete Themen, da fällt niemandem ein Zacken aus der Krone, etwas weiter auszuholen. Denn sonst werden die Atomphysiker und die Atomindustrie nie ihr schlechtes Image los.

Übrigens ähnlich wie die Astronomie, die permanent viel zu helle und zu grosse Kometen proggnostiziert und riesige Schlagzeolen daraus macht, aber die, die man gut sehen kann, weil sie unerwarteterweise 3 Grössenklassen heller sind als erwartet und die der Laie problemlos sehen könnte, kann man dann mal nach 2 Jahren in irgendeiner Zusammenfassung über die Kometen des Jahres nachlesen, wenn man sie längst nicht mehr beobachten kann. Das ist zwar kein "vorbelastetes Thema" und somit eigentlich keener weiteren Rede wert, aber es ist sehr schade, weil zumindest in meinem Umfeld die Kometen-Astronomen nicht mehr ernst genommen werden und manchem Laien doch nette Beobachtungen entgehen.


Glaubst du, wir haben einen Plutonium-Bombenbauer im Forum? Ist doch kein Problem, auf den freundlichen Hinweis von hardy in etwa so zu antworten: "Ah, danke für die Information, ich wusste nicht, dass man mit Plutonium-238 keine Bomben bauen kann. Natürlich heisst das nicht, dass das Plutonium deswegen ungefährlich ist, Plutonium bleibt Plutonium und damit radioaktiv und giftig." Wäre kein Problem gewesen und damit hättest du auch deine Kompetenzen nicht überschritten.
Wie schon oben dargestellt, es geht nicht um hardy, er hat nur eine Frage von mir beantwortet. Diese Information über die Giftigkeit des Plutoniums hätte schon früher kommen sollen oder spätetens nach meinem Hinweis, "wenn das Zeugs so harmlos ist".

Eine Zeile hätte da genügt, und zwar keineswegs von hardy, sondern von den Leuten, die mir Sakasmus vorwerfen, weil ich naiverweise gewagt habe zu schreiben, dass Plutonium harmlos sei.

Stattdessen wirfst du hardy grundlos vor, er wolle die Gefährlichkeit von Plutonium verschweigen...
Wie gesagt, es ware hilfreich, meine Aussagen richtig zu lesen statt gleich einen Angriff meinerseits zu vermuten.

Ich befürchte, du hattest einfach ein Problem damit, dass dich jemand korrigiert hat und reagierst deshalb betupft. Kein guter Diskussionsstil.
Wie gesagt, es wäre hilfreich, meine Aussagen richtig zu lesen statt gleich einen Angriff meinerseits zu vermuten. Sorry, wenn ich mich wiederhole. Vielleicht helfen obige Ausführungen, dass Du von Deinem Anti-Ralf und Anti-Sarkasmus-Tripp wieder runterkommst.


Freundliche Grüsse, Ralf
 

Bynaus

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kannst Du mir mal darlegen, warum Du auf so einen Blödsinn kommst ?

Du hast auf einen hilfreichen Kommentar mit purem Sarkasmus reagiert (#9) und damit grundlos (und vermutlich gegen besseres Wissen) impliziert, hardy würde behaupten, Plutonium sei harmlos. Auf meine Nachfrage hast du dann (#11) noch einen draufgesetzt und hardy unterstellt, dass er die Gefährlichkeit von Plutonium "verschweige".

Wie gesagt, das interpretierst Du in meine Aussagen, ich hatte lediglich festgestellt, dass das Gegenteil von Deiner Aussage eben ebenfalls zutreffend ist.

Welches Gegenteil von welcher meiner Aussagen?

Das ist so und bei nicht vorbelasteten Themen würde ich Dir auch im vollen Umfang zustimmen.

Wenn du so furchtbar Angst vor Plutonium hast, dass du nicht darüber reden kannst, ohne jedes Mal zu wiederholen, wie giftig es ist, dann ist das dein Problem. Ich glaube nicht, dass jemand hier dieses Problem mit dir teilt. Es ist deshalb unnötig, alle anderen zu nötigen, es dir gleichzutun.

Wie schon oben dargestellt, es geht nicht um hardy, er hat nur eine Frage von mir beantwortet.

Warum dann der Sarkasmus anstatt vernünftiger, ergänzender Information deinerseits? Das ist nicht das erste Mal, und es nervt mich, weil es gute Diskussionen stört. Das geht nicht gegen dich persönlich, nur gegen den Diskussionsstil.
 
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