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Funktion und Verwendung der Plutoniumbatterie

Oktober 29, 2007 | Kommentare deaktiviert

Die natürliche Radioaktivität mancher Elemente, das heisst der spontane Zerfall ihrer instabilen, weil großen Atomkerne, erzeugt unter anderem Strahlung in Form von Wärme. Diese Wärme kann mit dem Prinzip des thermoelektrischen Elements direkt in elektrischen Strom umgesetzt werden. Wird ein so genanntes Bi-Metall, ein aus zwei verschiedenen Metallen zusammengesetzter Streifen, Hitze ausgesetzt, entsteht ein Potential zwischen den Metallen und es fliesst Strom. Die Zusammenschaltung vieler in Wärme abgebendes radioaktives Material eingebetteter thermo-elektrischer Elemente ergibt eine Batterie. Je nach Einsatz strahlender Elemente, Strontium, Caesium, Uran und andere, wird eine solche Batterie Radioisotopen-Generator genannt, weil hauptsächlich das stark radioaktive Plutonium 238 verwendet wird, heisst sie meist einfach Plutonium-Batterie. Sie kommt gemäß ihres Prinzips ohne bewegliche mechanische Teile aus und besitzt eine Lebensdauer, die sich in Jahrzehnten oder gar Jahrhunderten bemisst.

Solche Batterien werden wegen der hohen Lebensdauer und der absoluten, Prinzip bedingten Zuverlässigkeit, dort verwendet, wo Wartung oder Austausch unmöglich sind, eine langdauernde verlässliche Stromversorgung aber notwendig ist. Plutoniumbatterien speisen die Elektronik von Raumsonden auch in entlegeneren Bereichen des Sonnensystems, in denen das Licht der Sonne schon zu schwach ist, um mit Hilfe von Solarzellen genügend Betriebsstrom erzeugen zu können.

Weil Plutonium extrem giftig, wegen der hohen Radioaktivität äußerst gefährlich und zudem seine Herstellung in Atomreaktoren höchst aufwendig ist, ist seine Verwendung auch in solchen Batterien fragwürdig. Als Sicherheitsmassnahme gilt die Verwendung des Plutoniums in Form einer in kleine Blöcke aufgeteilten festen, temperaturbeständigen Plutonium-Dioxid-Keramik. Die Keramikblöcke sind jeweils in einer Iridium-ummantelten Graphitschicht eingebettet. Dies soll auch bei einem etwaigen Satellitenabsturz verhindern, dass das gefährliche Plutonium sich in der Umwelt verteilen kann und die Biosphäre verseucht. Die Mengen, die bisher in Plutoniumbatterien typischerweise verwendet wurden um eine Leistung von einigen hundert Watt zu erzeugen, reichen mit mehreren Kilo Plutonium 238 jeweils etwa aus, um eine kleine Atombombe zu bauen.

Autor: Dr. Herbert Sulzer

Forschung / Wissenschaft

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