Microreactor Utilisation for Lunar Exploration (MULE) - zu deutsch “Nutzung von Mikroreaktoren zur Monderkundung” - ist ein Forschungsprojekt in Kooperation mit dem TUM Center for Nuclear Safety and Innovation (TUM CNSI) der Forschungs-Neutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II), co-finanziert durch die Europäische Weltraumorganisation (ESA) im Rahmen ihres Discovery Programme.

In den letzten Jahren hat das Interesse an der Nutzung von Kernspaltungsreaktoren für die Raumfahrt wieder zugenommen. Aufgrund des Artemis-Programms der NASA, der Terrae Novae-Strategie der ESA und der geplanten Internationalen Mondforschungsstation dürfte die Aktivität auf der Mondoberfläche in den kommenden Jahren zunehmen. Der Bedarf an kontinuierlicher und zuverlässiger Stromversorgung auf der Mondoberfläche wird daher um ein Vielfaches steigen. Kernreaktoren können kompakt gebaut werden und über einen langen Zeitraum große Mengen Strom liefern. Ihre Unabhängigkeit von externen Energiequellen, wie der Solareinstrahlung, erhöht die Robustheit und Flexibilität der Mission und ermöglicht Langzeitmissionen in das äußere Sonnensystem. Die erhöhte Zuverlässigkeit ist insbesondere für langfristig genutzte bemannte Basen von großem Interesse, da hier die Sicherheit der Astronauten von höchster Bedeutung ist. Gleichzeitig ist ein uneingeschränkter Betrieb der Basis möglich, auch während einer 14-tägigen Mondnacht. Solche Missionen profitieren vom Einsatz von ISRU, welche oft auf Hochtemperaturprozessen beruhen, zur Versorgung mit Verbrauchsmaterialien und Treibstoff. Bisher wurden Kernreaktoren in der Raumfahrt nur zur Stromerzeugung in Betracht gezogen. Ein Reaktor kann jedoch auch Prozesswärme direkt für den ISRU-Prozess liefern. Die hohen Temperaturen ermöglichen eine anschließende Umwandlung in Elektrizität und die Beheizung von Wohnräumen, Wärmespeichern usw. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines multiphysikalischen Framework, das eine simulationsbasierte Konzeptionierung von Kernspaltungsreaktoren für den Weltraumeinsatz ermöglicht. Hierzu werden modernste numerische Codes verwendet, die die Physik von der Neutronik bis zur Thermohydraulik abbilden, einschließlich der ISRU-Anlagen und Basiseinrichtungen. Am Beispiel einer bemannten Mondmission wird ein Konzept eines Hochtemperaturreaktors zum Beheizen einer Flüssigsalzelektrolyse-ISRU-Anlage und von Besatzungshabitaten, sowie zur Umwandlung in elektrische Energie erarbeitet. Diese Arbeit könnte die Grundlage für ein Tool bilden, das eine schnelle Entwicklung neuer Reaktoren für künftige ESA-Missionen ermöglicht und dabei vom vorhandenen Fachwissen im Bereich der Nukleartechnologie in ganz Europa profitiert.

ESA Projektseite: https://activities.esa.int/4000146843