Akku aus Atommüll soll Drohnen 30 Jahre lang mit Strom versorgen

Wie lange könnte eine Drohne im Einsatz bleiben, wenn ihre Stromquelle nicht nach Stunden schlappmacht, sondern über Jahrzehnte Energie liefert? Diese Frage treibt ein DARPA-Projekt an: Ein Akku aus Atommüll soll Strahlung direkt in Elektrizität umwandeln und damit Systeme versorgen, die lange ohne Wartung auskommen müssen.

Ein Team unter Führung der Morgan State University erhält dafür 3,37 Millionen Dollar (rund 2,95 Millionen Euro). Entwickelt wird ein nukleares Mikro-Stromsystem, das Isotope wie Strontium-90 nutzt. Der geplante Prototyp soll mehr als zehn Watt pro Kilogramm liefern und zeigen, ob sich aus radioaktivem Abfall eine langlebige Energiequelle für Drohnen, Satelliten und Sensoren bauen lässt.

Akku aus Atommüll nutzt Strahlung direkt

Technisch handelt es sich nicht um einen Akku im Alltagssinn. Eine Lithium-Ionen-Batterie speichert zuvor geladene Energie. Das neue System erzeugt Strom dagegen laufend aus radioaktivem Zerfall. Fachleute sprechen von radiovoltaischen Systemen. Sie ähneln vom Prinzip her Solarzellen, nur kommt die Energie nicht aus Licht, sondern aus Strahlung.

Das Projekt trägt den Namen SYMPHONEE. Dahinter steckt ein mehrschichtiges System aus Halbleitern und radioaktiven Isotopen wie Strontium-90. Dieses Isotop entsteht unter anderem in nuklearem Abfall. Die Energie aus seinem Zerfall soll in elektrische Leistung umgewandelt werden. Die Entwickler wollen damit eine Stromquelle schaffen, die über Jahrzehnte ohne Nachfüllen oder Batteriewechsel arbeitet.

Strontium-90 soll extrem lange liefern

Morgan-Forscher Michael Spencer leitet das technische Projekt. Er beschreibt den Ansatz so: „Unser Team verschiebt die Grenzen der radiovoltaischen Technologie und entwickelt leistungsstarke, langlebige Systeme, die bisher nicht erreichbar waren.“ Dafür verbindet die Gruppe Materialtechnik, Halbleiterentwicklung und Nuklearwissenschaft.

Entscheidend ist die Leistungsdichte. Gemeint ist die elektrische Leistung pro Gewicht, gemessen in Watt pro Kilogramm. Je höher dieser Wert ausfällt, desto interessanter wird die Technik für Fluggeräte, Raumfahrt oder militärische Ausrüstung.

Drohnen brauchen draußen verlässlichen Strom

Gerade Drohnen profitieren von leichten Energiequellen. Jede zusätzliche Batterie erhöht das Gewicht und verkürzt die Einsatzzeit. DARPA sucht deshalb nach Systemen, die auch in schwierigen Umgebungen funktionieren. Dazu zählen der Weltraum, abgelegene Messstationen, Unterwassertechnik und militärische Einsatzräume. Herkömmliche Batterien müssen dort regelmäßig ersetzt oder geladen werden. Bei Satelliten, unbemannten Systemen oder Sensoren kann das teuer, riskant oder unmöglich sein.

Stafford Sheehan, Chef des beteiligten Unternehmens Project Omega, beschreibt den Rohstoffwechsel besonders deutlich: „Unsere Mission ist es, etwas, das historisch als Abfall behandelt wurde, in einen strategischen Energiewert zu verwandeln.“ Aus altem Kernbrennstoff oder nuklearem Abfall aus der Zeit des Kalten Krieges sollen verwertbare Isotope gewonnen werden. Ein Teil davon kann wieder als Brennstoff dienen, ein anderer als Quelle für dauerhafte Mikroleistung.

Atommüll wird zur Energiequelle

Das Team setzt auf ultradünne Halbleiterschichten, die mit stark beta-strahlenden Isotopen kombiniert werden. Diese Bauweise soll die Leistung erhöhen und gleichzeitig Schäden durch Strahlung begrenzen. In der Entwicklung spielen robuste Materialien wie Siliziumkarbid eine wichtige Rolle. Sie gelten als widerstandsfähig bei Hitze, Strahlung und hoher elektrischer Belastung.

Northrop Grumman unterstützt das Projekt mit Simulationen, Tests und Analysen zur Strahlenfestigkeit. Das Unternehmen nutzt dafür Modellierung, Hochleistungsrechner und KI-gestützte Verfahren. So sollen die Entwickler schneller erkennen, welche Materialkombinationen zuverlässig arbeiten. Das Pacific Northwest National Laboratory prüft die nuklearen Materialien und die Leistung der Systeme unter Laborbedingungen.

Forscher testen Leistung und Haltbarkeit

Bis Anfang 2027 soll ein erster funktionsfähiger Nachweis entstehen. Der Prototyp muss zunächst zeigen, ob er die geforderte Leistung erreicht und über längere Zeit stabil bleibt. Dabei geht es nicht nur um Stromausbeute. Auch Sicherheit, Abschirmung, Handhabung und Strahlungseffekte entscheiden darüber, ob solche Systeme später überhaupt eingesetzt werden können.

Für Drohnen klingt die Aussicht verlockend: ein Stromsystem, das nicht nach Stunden leer ist, sondern jahrelang Energie liefert. Noch handelt es sich aber um eine Entwicklung im Frühstadium. Der Akku aus Atommüll ist bislang kein marktreifes Bauteil für Serien-Drohnen. Er ist ein Versuch, radioaktive Reststoffe in eine langlebige Energiequelle für Orte zu verwandeln, an denen ein Batteriewechsel kaum möglich ist.

Kurz zusammengefasst:

Der Akku aus Atommüll ist technisch keine normale Batterie, sondern eine nukleare Mikro-Stromquelle, die Strahlung aus Isotopen wie Strontium-90 direkt in Elektrizität umwandeln soll.
Das DARPA-Programm „Rads to Watts“ fördert ein Team um die Morgan State University mit 3,37 Millionen Dollar, um bis Anfang 2027 einen ersten Prototypen zu entwickeln.
Solche Stromquellen könnten Drohnen, Satelliten, Sensoren oder Unterwassertechnik über Jahre versorgen, wenn Laden, Batteriewechsel oder Solarstrom kaum möglich sind.

Übrigens: Während DARPA an einem Akku aus Atommüll für Drohnen arbeitet, haben Forscher der Ohio State University bereits eine Mini-Batterie gebaut, die Gammastrahlung in Strom verwandelt. Wie die Technik funktioniert und warum sie vor allem in strahlenbelasteten Umgebungen nützlich sein könnte, mehr dazu in unserem Arti k el.