möglichkeiten der kernfusion

Die Sonne ist seit jeher der wesentliche Energiespender für die Entwicklung des Lebens auf der Erde. Dieser Artikel behandelt kernphysikalische Reaktionen. Für die Nutzung zur Stromerzeugung siehe Rutherford, Oliphant, Paul Harteck: Transmutation effects observed with heavy hydrogen, Proc. In Anbetracht der praktisch unbegrenzten Möglichkeiten der Kernfusion ist es schwer, nicht ins Schwärmen zu geraten. Verschiedene Atomkern können unter geeigneten Bedingungen miteinander fusionieren. Im Gegensatz zur Kernspaltung ist eine Kett… Möglichkeiten der Kernfusion . In dieser Arbeit wird ein kurzer Überblick zum Thema Kernfusion gegeben. Das Wichtigste auf einen Blick. Die fusionierenden Atomkerne bestimmen, wie groß die frei werdende Energie ist. Am erfolgreichsten war bisher die britische Anlage JET (In vielen Sternen, wie unserer Sonne, steht eine lange Phase des Wenn im Kern eines Hauptreihensterns der Wasserstoff knapp geworden ist, beginnt die Fusionsreaktionen mit verschiedenen Ausgangsstoffen benötigen verschieden hohe Temperaturen. Solche thermonuklearen Prozesse laufen in Sternen und Fusionsbomben unter extremem Druck ab. Um viele Zehnerpotenzen höhere Energieumsetzungen finden im Kern bei Kernreaktionen statt. Aufgabe Bei der Oxidation spielen sich Vorgänge in der Atomhülle ab, also bei einer Energieskala, die im \(\rm{eV}\)- bzw.
1).Damit es zu exothermen Fusionsreaktionen kommen kann, müssen die beiden zu fusionierenden Kerne sich so nahe kommen, dass die kurzreichweitigen Kernkräfte wirken können. Tab. Für eine mögliche Gewinnung auf dem Mond und Transport zur Erde müssten die technische Machbarkeit nachgewiesen und das Kosten-Nutzen-Verhältnis abgewogen werden. Hier liegen die Energien im \(\rm{MeV}\)-Bereich. Derzeit gibt es aber keine Alternative. Bei den hohen Temperaturen des Plasmas würde mit einer gewissen Reaktionsrate durch inversen Eine grundsätzliche Schwierigkeit liegt in der Verfügbarkeit von He-3, das auf der Erde nur in geringer Menge vorhanden ist. Somit gilt für die von \(1\,\rm{kg}\) Brennstoff freigesetzte Energie\[{E = \frac{{1\,{\rm{kg}}}}{{5 \cdot {\rm{u}}}} \cdot 17{,}6 \cdot {10^6} \cdot 1{,}60 \cdot 10^{ - 19}\,{\rm{J}}} = {3{,}4 \cdot {10^{14}}\,{\rm{J}}} = {3{,}4 \cdot {10^8}\,{\rm{MJ}}}\] In Sternen laufen unterschiedliche Reaktionen nacheinander ab. Im Inneren der Brennkammer laufen theoretisch die gleichen Prozesse ab wie im Inneren der Sonne: Zirkulierendes Wasserstoffplasma wird auf etwa 150 Millionen Grad Celsius erhitzt und von Magneten beschleunigt sowie von den Wänden ferngehalten. Exotherme Fusionsreaktionen können die hohen Temperaturen aufrechterhalten, die nötig sind, damit die thermische Energie zu weiteren Fusionsreaktionen führen kann. \(\rm{keV}\)-Bereich liegt. Das kann spontan oder durch äußere Einflüsse und Bedingungen erfolgen. Vermittelt werden die Grundlagen dieses sehr interessanten Themas. Schon einfache Abschätzungen (vgl. Ist der Brennstoff für eine Reaktion aufgebraucht, so kontrahiert der Stern, wodurch seine Zentraltemperatur steigt. Zu den Kernumwandlungen gehören der Spontanzerfall, die Kernspaltung und die Kernfusion. Teilchen geringer als die Summe der Masse der Ausgangskerne, wird die Massendifferenz Die bisherigen Experimente zur kontrollierten thermonuklearen Fusion weisen noch keine positive Energiebilanz auf. 200MeV frei. Hier ist die elektrostatische Abstoßung der zu fusionierenden Kerne geringer.Um die abstoßenden elektrostatischen Kräfte zu überwinden versucht man auf der Erde im wesentlichen zwei Wege zu gehen:Die folgende Tabelle gibt einen Überblick, welche Energien pro Kilogramm Brennstoff bei der Luftverbrennung, der Kernspaltung und der Kernfusion freigesetzt werden könnten:Gib die Reaktionsgleich der D-T-Reaktion an und berechne die Reaktionsenergie.Die Reaktionsgleichung lautet\[{}_1^2{\rm{D}} + {}_1^3{\rm{T}} \to {}_2^4{\rm{He}} + {}_0^1{\rm{n}}\]und die frei werdende Energie berechnet sich aus \[\begin{eqnarray}\Delta E &=& \Delta m \cdot {c^2}\\ &=& \left[ {{m_{\rm{A}}}\left( {_1^2{\rm{D}}} \right) + {m_{\rm{A}}}\left( {_1^3{\rm{T}}} \right) - \left( {{m_{\rm{A}}}\left( {_2^4{\rm{He}}} \right) + {m_{\rm{A}}}\left( {_0^1{\rm{n}}} \right)} \right)} \right] \cdot {c^2}\\ &=& \left[ {{m_{\rm{A}}}\left( {_1^2{\rm{D}}} \right) + {m_{\rm{A}}}\left( {_1^3{\rm{T}}} \right) - {m_{\rm{A}}}\left( {_2^4{\rm{He}}} \right) - {m_{\rm{A}}}\left( {_0^1{\rm{n}}} \right)} \right] \cdot {c^2}\\ &=& \left[ {2{,}0141022{\rm{u}} + 3{,}0160494{\rm{u}} - 4{,}0026036{\rm{u}} - 1{,}008665{\rm{u}}} \right] \cdot {c^2}\\ &=& 0{,}018883 \cdot {\rm{u}} \cdot {c^2}\\ &=& 0{,}018883 \cdot 931{,}49\,{\rm{MeV}}\\ &=& 17{,}6\,{\rm{MeV}}\end{eqnarray}\]Bestätige durch Rechnung den in obiger Tabelle angegebenen Wert für die freigesetzte Energie pro Kilogramm Brennstoff für die D-T-Fusionsreaktion.Bei einer Fusionsreaktion werden \(17{,}6\,{\rm{MeV}}\) Energie freigesetzt. Größere Mengen He-3 sind in Mondgestein nachgewiesen worden. Der Menschheit stehen gegenwärtig mit den erneuerbaren Energien und der Kernenergie zwei Möglichkeiten zur Verfügung, Energiedienstleistungen praktisch CO 2-frei zur Verfügung stellen zu können.

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