Plutonium-Batterie
Funktionsprinzip
Ein Radioisotopen-Thermogenerator, einfach Plutoniumbatterie,
besteht aus einem radioaktiven Brennstoff, meist Plutonium 238,
in den thermoelektrische Elemente, so genannte Bi-Metalle, eingelassen
sind. Bi-Metall-Elemente liefern Strom, wenn sie erhitzt werden. Das
strahlende Material Pu
238 liefert diese Hitze ohne chemische
oder nukleare Reaktionen bzw. Mechanik, einfach und ausschließlich durch
den natürlichen Zerfall der schweren Atomkerne. Die unten abgebildete
Batterie liefert etwa 300 Watt für die Raumsonde Cassini und besitzt
eine Lebensdauer von mehr als 100 Jahren. Nach einer Halbwertszeit von
etwa 85 Jahren werden immer noch etwa 100 Watt Leistung erzeugt.
Plutonium-Batterie (RTG, Radioisotopen-Thermogenerator, NASA)
Sicherheit
Der
Brennstoff
wird in der Batterie in einer hitzebeständigen,
keramischen Form des Plutoniumdioxids verwendet. Dies verringert
die Wahrscheinlichkeit des Verdampfens bei einem eventuellen
unkontrollierten Wiedereintritt in die Atmosphäre. Der
keramische Brennstoff ist des weiteren in hohem Grade unlöslich,
besitzt eine niedrige chemische Reaktivität und zerbricht hauptsächlich
in große, nicht-atemwegs-gängige
Partikel und Klumpen.
Diese Eigenschaften mindern die Gesundheitsgefährdung durch
Freisetzung des Brennstoffs bei eventuellen Unfällen.
Daneben wird die Plutoniumoxid-Keramik in mehrere, kleine,
voneinander isolierte modulare Einheiten aufgeteilt, die jeweils
einen eigenen Hitzeschild besitzen. Dieses Design
verringert die Wahrscheinlichkeit der Plutoniumfreisetzung bei einem
Unfall, weil nicht zu erwarten ist, dass alle Module gleichmäßig von
einer Havarie betroffen wären.
Darüber hinaus werden mehrfache Schichten schützender Materialien,
einschließlich von Iridiumkapseln und hochfester Graphitblöcke
benutzt, um den Brennstoff einzuschliessen und eine unbeabsichtigte
Freisetzung zu verhindern. Iridium ist ein Metall mit sehr
hohem Schmelzpunkt, das sehr korrosionsbeständig ist und mit
Plutoniumdioxid chemisch nicht reagieren kann. Graphit wird benutzt,
weil er kompakt und in hohem Grade hitzebeständig ist.
Stichworte: Thermoelement,
Thermoelektrisches Element
(im Aufbau)
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