HAllo,
wir hatten in unserer Schule letzt eine Diskussion über neue umweltschonenden Energiequellen. Zur Sprache kam auch die klate Fusion bzw. Kernfusion. Da aber niemand genauere Fakten hatte, ist die Diskussion ins Leere gelaufen. Ich wollte jetzt mal wissen, wie weit die Wissenschaftler in diesem Bereich sind, und wie das ganze funktioniert. Auch URL sind erwünscht.
Vielen Dank im Vorraus
MfG
Micha
Bei der Kernfusion verschmelzen zwei Wasserstoffatomkerne zu einem Heliumatomkern. Dabei entsteht eine große Menge Energie, da jedes Atom immer den enerigeärmsten Zustand anstrebt.
Die Kernfusion konnte bereits für ca. 10 Sekunden aufrecht erhalten werden, das Problem stellt allerdings die benötigte Temperatur da. Diese kann nur mit Hilfe mehrerer starker Laser erreicht werden. Ein weiteres Problem ist die Reaktionskammer, wo alles abläuft. Die Kernfusion muss kontrolliert werden können, ein Unfall ließe eine Atombombe wie einen Knallfrosch aussehen.
Die kalte Fusion ist das gleiche Prinzip, nur bei kleineren Temperaturen (nur ein paar tausend °C).
mfg
Martin
Ein weiteres Problem ist die
Reaktionskammer, wo alles abläuft. Die
Kernfusion muss kontrolliert werden
können, ein Unfall ließe eine Atombombe
wie einen Knallfrosch aussehen.
Na, na ,na. Mal nicht uebertreiben! In dem Moment, in dem der Einschluss des Plasmas versagt, bricht das Plasma sofort zusammen und damit die Fusionsreaktion. Das ist ja gerade das Problem bei der Fusion. Es gelingt nicht, das Plasma ausreichend lange im Einschluss zu halten.
Gruss, Niels
Sorry Niels,
aber das ist alles zu hoch. Ihr solltet mir eigentlich erklären was das mit der KF auf sich hat. Was hat das alles mit dem Plasma zu tun?
MfG
Micha
Sorry Niels,
aber das ist alles zu hoch. Ihr solltet
mir eigentlich erklären was das mit der
KF auf sich hat. Was hat das alles mit
dem Plasma zu tun?
Also mal einfach formuliert:
Kernfusion bedeutet in erster Linie das verschmelzen von Atomkernen zu groesseren Kernen. Dabei wird Energie freigesetzt, wenn der entstehende Kern leichter als Eisen ist.
Die Sonne gewinnt ihre Energie aus der Verschmelzung von 4 Wasserstoffatomen ueber verschiedene Zwischenstufen zu einem Heliumatom. (Ein Wasserstoffatom besteht aus einem Proton, ein Helium aus 2 Protonen und zwei Neutronen). Zwei der Protonen haben sich in dabei in Neutronen umgewandelt. Der Heliumkern ist etwas leichter als die vier Wasserstoffkerne. Die Differenz in der Masse ist nach der Gleichung E=mc^2 zu Energie geworden.
Diese Reaktion ist fuer die Technik unbrauchbar, da sie zu hohe Druecke und Temperaturen voraussetzt.
Es gibt aber andere Reaktionen die eher genutzt werden koennen, da sie leichter ablaufen. Heute versucht man es mit der Verschmelzung von Deuterium mit Tritium.
Beides sind Isotope des Wasserstoffs. Deuterium hat ein Proton und ein Neutron, Tritium ein Proton und zwei Neutronen. Tritium ist radioaktiv und hat eine HWZ von ca. 12 Jahren.
Beide zusammen verschmelzen zu Helium und senden das uebrige Neutron aus. Diese Reaktion ist nicht so effektiv wie die solare, aber leichter machbar.
Um ueberhaupt eine Reaktion zustande zu bringen, muessen im Reaktor aehnliche Verhaeltnisse geschaffen werden wie in der Sonne. Den Druck im Sonneninneren erreicht man bei weitem nicht, die Temperatur hat man aber schon um ein Vielfaches ueberboten. Dabei geht das Gas in einen besonderen Zustand ueber: das Plasma. Die Kerne sind ihrer Atomhuellen (Elektronen) beraubt.
Dieses Plasma muss eingeschlossen werden. Das geht auf Grund der Temp. nicht mit Gefaessen sondern mit Magnetfeldern. dabei werden die Magnetfelder immer weiter eingeschnuert um auch einen ausreichenden Druck im Plasma zu erzeugen.
Geheizt wird das Ganze durch Mikrowellen und Laser bis einige zig-Mio grad Erreicht sind. Dann zuendet das Plasma, die Fusion kommt in Gang und erhoeht die Temp weiter, bis die Magnetfelder das Plasma nicht mehr halten koennen. Das Plasma dehnt sich aus, kuehlt dadurch ab und die Reaktion kommt zum Erliegen (also nix mit Atombombe). Derzeit ist die Energie, die fuer das Heizen des Plasmas benoetigt wird noch deutlich hoeher als die entstehende Energie.
Bei der Reaktion werden Neutronen freigesetzt (s.o.), die von den Magneten nicht eingeschlossen werden koennen, da sie elektrisch neutral sind. Diese Treffen auf die Reaktorwand auf und erzeugen dort Radioaktive Elemente. Deshalb muss die Innenauskleidung der Wand als Atommuell entsorgt werden.
So einfach ist das Ganze :-))
Gruss, Niels
Soweit ich weiß wird die Fernfusion auch nur deshalb als saubere Energiequelle gehandelt, da die Halbwertzeiten der entstehenden radioaktiven Stoffe relativ kurz sind. Im Vergleich zu den Abfallprodukten eines Kernreaktors. Ausserdem ist an Wasser leichter ranzukommen als an Uran *g*.
MfG, Benedict
PS: Ich habe schon von Kernfusionsexperimenten gehört bei dehnen angeblich mehr Energie erzeugt wurde als verbraucht. Aber halt nur im Experiment! Sehr wahrscheinlich war danach der Versuchsreaktor nur noch Schrott *g*.
Sorry Niels,
Um ueberhaupt eine Reaktion zustande zu
bringen, muessen im Reaktor aehnliche
Verhaeltnisse geschaffen werden wie in
der Sonne. Den Druck im Sonneninneren
erreicht man bei weitem nicht, die
Temperatur hat man aber schon um ein
Vielfaches ueberboten. Dabei geht das Gas
in einen besonderen Zustand ueber: das
Plasma. Die Kerne sind ihrer Atomhuellen
(Elektronen) beraubt.
Dieses Plasma muss eingeschlossen werden.
Das geht auf Grund der Temp. nicht mit
Gefaessen sondern mit Magnetfeldern.
dabei werden die Magnetfelder immer
weiter eingeschnuert um auch einen
ausreichenden Druck im Plasma zu
erzeugen.
Geheizt wird das Ganze durch Mikrowellen
und Laser bis einige zig-Mio grad
Erreicht sind. Dann zuendet das Plasma,
die Fusion kommt in Gang und erhoeht die
Temp weiter, bis die Magnetfelder das
Plasma nicht mehr halten koennen. Das
Plasma dehnt sich aus, kuehlt dadurch ab
und die Reaktion kommt zum Erliegen (also
nix mit Atombombe). Derzeit ist die
Energie, die fuer das Heizen des Plasmas
benoetigt wird noch deutlich hoeher als
die entstehende Energie.
Bei der Reaktion werden Neutronen
freigesetzt (s.o.), die von den Magneten
nicht eingeschlossen werden koennen, da
sie elektrisch neutral sind. Diese
Treffen auf die Reaktorwand auf und
erzeugen dort Radioaktive Elemente.
Deshalb muss die Innenauskleidung der
Wand als Atommuell entsorgt werden.
Ich als Nichtwissenschaftler habe es jetzt verstande. Ich verstehe zwar nichts davon, aber gibt es nicht Isotope die "neutronenhungrig sind"? Damit könnte man doch wenigstens die Radioaktivität verringern oder sogar ausschalten.
So weit ich das alles verstanden habe müßte man die eigentliche Fusion bei Zimmertemeratur ankurbeln, aufheizen würde sie sich dann von alleine. Man hätte dann wenigstens die Energie die frei wird, bis das Magnetfeld kolabiert. Wäre schon ein anfang.
Danke für die Antwort!!!!
Mal was anderes, wie funktioniert das mit der Antimaterie?
weißt du da auch was? Aus Berichten weiß ich das Wissenschftler schon Antimaterie in einem Teilchenbeschleuniger feststellen un isolieren konnten. Damit könnte man doch auch energie gewinnen. Die Antimaterie will doch mit Materie auch "fusionieren". Dabei wird doch viel Energie frei. Nicht das ihr jetzt denkt zuviel Star trek gesehen! Aber es gibt definitiv Antimaterie die man zur Enrgiegewinnung machen kann.
MfG
Micha
Ich als Nichtwissenschaftler habe es
jetzt verstande.
Das war meine Absicht!
Ich verstehe zwar nichts
davon, aber gibt es nicht Isotope die
"neutronenhungrig sind"? Damit könnte man
doch wenigstens die Radioaktivität
verringern oder sogar ausschalten.
Es gibt Cadmium und Bor, die einen grossen Einfangquerschnitt (gemessen in Barn) fuer Neutronen haben. Soviel ich weiss, werden die Neutronen aber gebraucht, um in der Reaktorwand das Tritium zu erbrueten und duerfen nicht einfach weggefangen werden.
So weit ich das alles verstanden habe
müßte man die eigentliche Fusion bei
Zimmertemeratur ankurbeln, aufheizen
würde sie sich dann von alleine.
Sie braucht aber die hohen Temp, um ueberhaupt zu zuenden!
Man
hätte dann wenigstens die Energie die
frei wird, bis das Magnetfeld kolabiert.
Wäre schon ein anfang.
Danke für die Antwort!!!!
Mal was anderes, wie funktioniert das mit
der Antimaterie?
weißt du da auch was? Aus Berichten weiß
ich das Wissenschftler schon Antimaterie
in einem Teilchenbeschleuniger
feststellen un isolieren konnten. Damit
könnte man doch auch energie gewinnen.
Die Antimaterie will doch mit Materie
auch "fusionieren". Dabei wird doch viel
Energie frei. Nicht das ihr jetzt denkt
zuviel Star trek gesehen! Aber es gibt
definitiv Antimaterie die man zur
Enrgiegewinnung machen kann.
Antimaterie entsteht zB wenn ein Gammaquant in der Naehe eines Atomkerns in ein Elektron (Materie) und ein Positron (Antimaterie) zerfaellt. Diese beiden koennen dann wieder miteinander reagieren und erzeugen dabei ... ein Gammaquant.
Die Energie, die zur Erzeugung der Antimaterie benoetigt, ist viel hoeher, als die aus der Antimaterie zu gewinnende Energie!
Gruss, Niels
Hallo
Das Thema Umweltschonend ist in Zusammenhang mit diesen Themen etwas problematisch.
- Zur Kernfusion: Im Prinzip hört sich die Sache sehr sauber an. Das Problem ist, daß bei Kernfusion sehr viele Neutronen entstehen. Neutronen haben bei der Energie die Eigenschaft von normalen Kernen eingefangen zu werden, woraufhin radioaktive Kerne entstehen. Das Problem ist also, daß bei Kernfusion radioaktiver Abfall entsteht und der ist ja auch ein Hauptproblem bei der Kernspaltung.
- Kalte Fusion: Alle Träumereien zu dem Thema sind wunderschön, aber eben Träumereien. Es gibt bis heute keinerlei Hinweis darauf, daß es so etwas wie Katalyse auch im Kernbereich gibt - vielmehr sprechen einfache energetische Argumente dagegen. Kalte Fusion wird es also vermutlich niemals geben - aber als Aufhänger für spannende Romane oder Filme immer wieder auftauchen.
Gruß
Thomas
Servus
Entstehen bei der Kernfusion nicht auch radioaktive Wasserstoffisotope?
fragt sich Euer Physikdilettant