Vortrag:Vortrag:

KernfusionKernfusion

Ernst-Mach-Gymnasium, 14.Juli 2010Ernst-Mach-Gymnasium, 14.Juli 2010

Seite 2Vortrag Kernfusion 14.Juli 2010

Was ist Kernfusion?Was ist Kernfusion?Was ist Kernfusion?Was ist Kernfusion?

Kernfusion ist die Verschmelzung mehrerer Atomkerne zu einem unter Freisetzung von Energie.

Kernfusion findet statt in:

- der Sonne

- den Sternen

- (einem Fusionsreaktor)

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Wie funktioniert Kernfusion?Wie funktioniert Kernfusion?Wie funktioniert Kernfusion?Wie funktioniert Kernfusion?

Ausgangsstoffe:

Deuterium

Tritium

Produkte:

Helium

freies Neutron

Energie

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Wie funktioniert Kernfusion?Wie funktioniert Kernfusion?Wie funktioniert Kernfusion?Wie funktioniert Kernfusion?

Massen-Summe der Ausgangsstoffe (Deuterium, Tritium) ist ca. 0,6% größer als Masse der Fusionsprodukte:

Massendifferenz m wird nach Einsteins Formel

2cmE in Energie umgewandelt.

Ursache:

Die Bindungs-Energie nimmt bei kleinen Kernen mit steigender Massezahl zu.

Anz. Der Nukleonen

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Vergleich zur KernspaltungVergleich zur KernspaltungVergleich zur KernspaltungVergleich zur Kernspaltung

Kernfusion Kernspaltung

Verschmelzung von Atomkernen

Zerfall von Atomkernen

Auslösung durch

Thermische Energiezufuhr

Aktivierung durch Überschreitung der

„Kritischen Masse“

Freiwerdende Energie: 17MeV

(bei Deuterium-Tritium)

Freiwerdende Energie:

ca. 200MeV

(bei Uran)

Produkt:

„Sauberes Helium“

Radioaktive Spaltprodukte

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Vergleich zur KernspaltungVergleich zur KernspaltungVergleich zur KernspaltungVergleich zur Kernspaltung

Wieso sind Kernfusion und Kernspaltung exotherm?

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Voraussetzung für die KernfusionVoraussetzung für die KernfusionVoraussetzung für die KernfusionVoraussetzung für die Kernfusion

Barriere für Fusion:

Kerne stoßen sich elektrostatisch ab (Coulomb).

Erst bei extrem kleinen Abständen überwiegt die Anziehungskraft (starke Kraft)

Tunneleffekt: senkt die Aktivierungsenergie

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Voraussetzung für die KernfusionVoraussetzung für die KernfusionVoraussetzung für die KernfusionVoraussetzung für die Kernfusion

Sonne (Sterne):

- Überwindung der Coulombkraft durch extrem hohe kinetische Energie einiger weniger Teilchenim Sonnenkern

- Brennstoff: Wasserstoff

Reaktor: - Brennstoff Deuterium + Tritium als Plasma

- Temperatur > 200 Millionen Grad

- Einschluss des Plasmas (z.B. durch Magnetfelder)

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Funktion des ReaktorsFunktion des ReaktorsFunktion des ReaktorsFunktion des Reaktors

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EnergieausbeuteEnergieausbeuteEnergieausbeuteEnergieausbeute

E

1kg Wasserstoff liefert 100 Gigawattstunden Energie bei der Kernfusion.

Im Jahr werden in Deutschland 580 Terawattstunden Strom „verbraucht“.

Bei einem Wirkungsgrad von 35% reichen 16,6 Tonnen, um Deutschland ein ganzes Jahr mit Strom zu versorgen.

Vergleich: Man würde dafür 215Mio.Tonnen Steinkohle brauchen.

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Geschichte der KernfusionGeschichte der KernfusionGeschichte der KernfusionGeschichte der Kernfusion

11905: Albert Einstein entwickelt die berühmte Formel E=M*c905: Albert Einstein entwickelt die

berühmte Formel E=M*c²

•1905: Albert Einstein entwickelt die Formel E = m*c²

•1929: Erste Vermutung, dass Sterne ihre Energie durch Kernfusion gewinnen.

•1934: Rutherford weist Fusionsreaktionen im Labor nach

•1952: Erstmalige Energiegewinnung durch unkontrollierte Kernfusion (H-Bombe)

•1958: Kernfusionsforschung wird nicht mehr geheim gehalten.

•1991: Erste Energiegewinnung durch kontrollierte Kernfusion.

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QuellenangabeQuellenangabeQuellenangabeQuellenangabe

•Wikipedia

•Benjamin Ewers-Kernfusion

• www.energieinfo.de

•3sat nano Kernfusion

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