Kernfusion Grundlagen und Nutzung

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KernfusionGrundlagen und Nutzung

• Präsentation von Christian Schlichting
  Physik FG12

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Gliederung

• Grundlagen (Beispiel Sonne)
• Technische Voraussetzungen
• Fusionsreaktor
• Fazit/Prognose

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1. Vorgang der Kernfusion

• 2 leichte Kerne verschmelzen zu einem schwereren
  Kern
• Evtl. Aussendung von Strahlung oder Neutronen
• Energieverlust der Kerne in Form von
  Bewegungsenergie der Fusionsprodukte
  (Bindungsenergie)

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1. Fusionsreaktor Sonne

• Wasserstoff-Kerne bilden unter hohem Druck und
  Temperaturen Deuterium und Tritium
• Diese verschmelzen weiter zu Helium
• Dabei wird Energie freigesetzt

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1. Isotope des Wasserstoffs

• Einfacher Wasserstoff
• Deuterium (schwerer Wasserstoff)
• 1Neutron
• 0,015 am natürlichen Wasserstoff
• Gewinnung aus Wasser möglich
• Tritium (überschwerer Wasserstoff)
• 2 Neutronen
• radioaktiv (Betha-Strahler) HwZ 12.3 Jahre
• Gewinnung aus Lithium möglich

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2. Technische Vorraussetzungen für
Fusionsreaktoren

• Plasma mit 100 Mil. C gt Erhitzung?
• Plasma ist flüchtig gt Einschluss?

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2. Effektivste technische Lösungen

• Erhitzung durch
• Widerstandsheizung
• elektrischer Strom ins Plasma (kurzfristig, da
  sinkender Widerstand)
• Hochfrequenzheizung
• elektromagnetische Wellen

• Einschluss durch
• Tokamak
• Spule erzeugt Magnetfeld und so einen
  Plasmafluss solange Spannung erhöht wird
• Stellerator
• komplexere Form für langfristigen Fluss

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3. Fusionsreaktoraufbau
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4. Energiequelle der Zukunft?

• Chancen
• Deuterium und Tritium in großen Mengen verfügbar
• Hohe Energie trotz Erhitzung, weil Fusion den
  Plasmazustand aufrechterhält
• Erwartete Kosten
• 6 Cent/KwH
• Keine langlebige radioaktive Abfälle
• Evtl. Antrieb für Raumfahrt

• Probleme
• Hohe Investitionskosten
• Radioaktives Tritium sehr beweglich und bei
  Freisetzung schwer beherrschbar

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Quellen

• http//www.ipp.mpg.de/ippcms/de/pr/fusion21/kernfu
  sion/index.html
• http//www.erkenntnishorizont.de/energie/kernfusio
  n/fusionsprinzip.c.php?screen800