Was ist ein Radioisotop-Thermogenerator?
Ein thermoelektrischer Radioisotopengenerator (RTG) ist eine elektrische Energiequelle, die die durch radioaktiven Zerfall erzeugte Wärme nutzt. Radioisotopen-Thermogeneratoren sind keine Kernreaktoren und verwenden keine Kernspaltung oder -fusion zur Energiegewinnung, obwohl sie immer noch hoch radioaktiv sind. Radioisotopen-Thermogeneratoren werden verwendet, wenn andere Energiequellen zu teuer oder unpraktisch sind, wie z. B. bei Raumfahrzeugen und automatisierten Baken und Radarsystemen.
Ein Radioisotop-Thermogenerator enthält eine Menge, oft mehrere Pfund (Kilogramm) oder mehr, hochradioaktiven Materials. Das radioaktive Material muss genügend Wärme erzeugen, um erhebliche Mengen an Elektrizität bereitzustellen. Gleichzeitig darf es nicht so schnell zerfallen, dass der Radioisotop-Thermogenerator nach einigen Jahren unbrauchbar wird. Plutonium-238 ist das häufigste Isotop, das für Radioisotop-Thermogeneratoren verwendet wird, obwohl in der Vergangenheit Strontium-90 und andere verwendet wurden. Die Herstellung von Plutonium-238 ist teuer, aber es gibt Alpha-Strahlung mit geringer Penetration ab, die viel einfacher abzuschirmen ist als die von anderen Isotopen erzeugte Strahlung.
Um die Wärme in Elektrizität umzuwandeln, verwenden Radioisotop-Thermogeneratoren Thermoelemente, Halbleiterbauelemente, die Temperaturunterschiede direkt in Elektrizität umwandeln können. Obwohl Thermoelemente langlebig sind und keine beweglichen Teile aufweisen, sind sie sehr ineffizient und wandeln weniger als 10% der verfügbaren Wärme in elektrischen Strom um. Thermoelemente verschlechtern sich mit der Zeit allmählich und tragen zu den Verlusten bei, die durch den langsamen Zerfall des radioaktiven Materials verursacht werden.
Radioisotopen-Thermogeneratoren sind im Vergleich zu anderen Stromquellen sehr teuer, aber sie sind in isolierten Systemen ohne andere Stromversorgung, wie interplanetaren Raumfahrzeugen und unbemannten Funkfeuern, nützlich. Ein Radioisotop-Thermogenerator kann jahrzehntelang ohne externe Einwirkung oder äußere Wartung elektrischen Strom erzeugen, bis das radioaktive Material zerfällt oder die Elektronik ausfällt. Die Verwendung von Radioisotop-Thermogeneratoren an Bord von Raumfahrzeugen wie Cassini hat viele Umweltgruppen dazu veranlasst, gegen die Verwendung von radioaktivem Material im Weltraum zu protestieren. Wenn der Raketenstart Cassini fehlgeschlagen wäre, bestünde eine geringe Wahrscheinlichkeit, dass das Plutonium in die Atmosphäre freigesetzt worden wäre.