Wie kommt eine Fusion zustande?
Gefragt von: Reinhilde Heil | Letzte Aktualisierung: 22. September 2022sternezahl: 4.8/5 (26 sternebewertungen)
Eine Fusionsreaktion herbeizuführen ist weitaus schwieriger, liefert dafür aber mehr Energie als die Kernspaltung. Kettenreaktionen sind nicht möglich. Die Reaktion kommt zustande, wenn der Brennstoff ausreichend heiß ist und eingeschlossen wird, so dass die Plasmateilchen miteinander kollidieren und verschmelzen.
Wie kommt es zu einer Kernfusion?
Als Kernfusion werden Kernreaktionen bezeichnet, bei denen je zwei Atomkerne zu einem neuen Kern verschmelzen. Kernfusionsreaktionen sind die Ursache dafür, dass die Sonne und alle leuchtenden Sterne Energie abstrahlen.
Wie funktioniert Kernfusion einfach erklärt?
Die Kernfusion ist eine Kernreaktion, bei der zwei Kerne zu einem größeren Kern verschmelzen und dabei unfassbare Energiemengen freigesetzt werden. Interessanter Fakt: Die Kernfusion von einem einzigen Gramm Wasserstoff setzt die gleiche Energiemenge frei wie die Verbrennung von acht Tonnen Erdöl oder elf Tonnen Kohle.
Welche Kerne versucht man zum Fusionieren zu bringen?
Verschiedene Atomkern können unter geeigneten Bedingungen miteinander fusionieren. Die fusionierenden Atomkerne bestimmen, wie groß die frei werdende Energie ist. Damit es zur Fusion kommen kann, müssen die elektrostatischen Abstoßungskräfte der Kerne überwunden werden.
Wie funktioniert die Fusion in der Sonne?
Die Schwerkraft der Sonne, die fast 28-mal so stark wie die der Erde ist, zieht Wasserstoff aus der Atmosphäre und schließt diesen ein. Der Wasserstoff dient dann als Treibstoff für die Fusionsreaktion im Innern der Sonne. Im Sonnenkern herrschen Temperaturen von 15 Millionen Grad.
Was ist eine Fusion? - Einfach erklärt in 95 Sekunden
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Was hält 100 Millionen Grad aus?
Das 1000 Kubikmeter umfassende, 100 Millionen Grad heiße Plasma eines künftigen Fusionskraftwerks enthält daher nur 200 Megajoule Wärmeenergie – das entspricht dem Brennwert von rund 100 Tafeln Schokolade.
Warum gibt es noch keine Kernfusion?
Nachteile der Kernfusion
Der Grund dafür: Bei der Reaktion entstehen Neutronen in der Hülle des Reaktors, die diverse Reaktionen auslösen können. Bei diesen können radioaktive Atomkerne entstehen. Sie sollen allerdings wesentlich kürzere Halbwertszeiten haben als typische Produkte der Kernspaltung.
Was würde passieren wenn ein Fusionsreaktor explodiert?
Ein Vorteil gegenüber Atomkraftwerken: Fusionsreaktoren können nicht explodieren. Eine Katastrophe wie es in Tschernobyl kann nicht passieren. Dass der Wendelstein 7-X nach 19 Jahren Entwicklungszeit nicht laufen könnte, befürchtet Klinger nicht.
Ist die kalte Fusion möglich?
Das Wissenschaftsjournal Nature veröffentlichte Ende Mai 2019 einen Bericht einer von Google zusammengestellten und finanzierten Forschergruppe. Die Forscher konnten keine Anhaltspunkte für kalte Fusion finden.
Hat Kernfusion Zukunft?
Der größte Kernfusions-Reaktor der Welt, ITER, wird derzeit in Frankreich auf Touren gebracht. Bis 2025 soll er fertig sein, und das erste Mal 2050 nutzbare Energie erzeugen. Unten erfährst du, wie er funktioniert und warum Wissenschaftler auf diese neue Methode setzen.
Warum wird bei der Fusion Energie frei?
Bei der Fusion verschmelzen leichte (typischerweise wasserstoffähnliche) Kerne miteinander. Die größeren Kerne benötigen wiederum weniger Energie, um zusammengehalten zu werden – das setzt Energie frei. Dieser Prozess findet natürlicherweise in der Sonne und in den Sternen statt.
Ist Kernfusion umweltfreundlich?
Die Vorteile von Kernfusion als Energiequelle auf der Erde sind gigantisch: Keine direkten CO2-Emissionen. Kein Langzeit-radioaktiver Müll. Kein Explosionsrisiko.
Warum ist Kernfusion besser als Kernspaltung?
Im Vergleich zur Kernspaltung hat die Kernfusion einige Vorteile. Fusionskraftwerke wären sicherer und radioaktiver Abfall entsteht in geringeren Mengen. Der gilt zudem als erheblich ungefährlicher.
Warum ist Kernfusion so schwierig?
Die starke elektrische Abstoßung zwischen Atomkernen macht die technische Herbeiführung der Kernfusion sehr schwierig.
Wann kommt die Fusionsenergie?
Die Inbetriebnahme dieser Anlage, zunächst ohne Tritium, könnte 2030 beginnen. Bis 2040 soll ein Leistungsbetrieb mit brennendem Plasma erreicht werden, in dem wesentlich mehr Fusionsenergie freigesetzt wird als Heizenergie eingekoppelt werden muss (S. 16 in).
Wie sauber ist Kernfusion?
Im Gegensatz zu den radioaktiven Abfällen aus der Kernspaltung hat Tritium eine kurze Halbwertszeit (12,3 Jahre), nach der es wieder für die Stromerzeugung verwendet werden kann. Die Kernfusion gilt außerdem als inhärent sicher, und es besteht keine Gefahr einer Kernschmelze.
Wie weit ist man mit der Kernfusion?
Für den Zeitraum 2021 bis 2027 beteiligt sich die EU mit etwa 5,6 Milliarden Euro. An ITER sind die EU, die USA, Russland, China, Indien, Japan und Südkorea beteiligt. "Sie repräsentieren mehr als die Hälfte der Weltbevölkerung", sagt Zohm. Allerdings sei es manchmal mühsam, Entscheidungen herbeizuführen.
Wie weit ist ITER?
Läuft alles planmäßig, soll ITER im Jahr 2025 den Betrieb aufnehmen.
Wo wird ITER gebaut?
Der Reaktor beruht auf dem Tokamak-Prinzip und ist seit 2007 beim südfranzösischen Kernforschungszentrum Cadarache im Bau.
Welchen Brennstoff benötigt ein Fusionsreaktor?
Ein DT-Fusionsreaktor muss neben der Gewinnung und technischen Nutzbarmachung der Energie auch, ähnlich einem Brutreaktor, den Brennstoff Tritium aus Lithium erbrüten, da Tritium als natürliche Ressource nicht vorhanden ist.
Wie realistisch ist Kernfusion?
Doch bis dahin ist es noch ein weiter Weg. So weit, dass viele ExpertInnen bezweifeln, dass jemals in größerem Stil Strom mithilfe von Fusion erzeugt wird. „Alles, was bisher passiert ist, zeigt, dass kommerzielle Energieproduktion aus Fusion niemals Realität wird“, meint etwa Michael Dittmar von der ETH Zürich.
Wie teuer ist die Kernfusion?
Statt ursprünglich 4,7 Milliarden Euro soll Iter mittlerweile etwa 15 Milliarden Euro kosten. Der Bau des internationalen Kernfusionsreaktors Iter in Südfrankreich wird offenbar noch teurer und wird noch länger dauern als gedacht.
Ist Kernfusion eine erneuerbare Energie?
Neben den Erneuerbaren Energien und der Kernspaltung ist hierfür die Fusion die einzige weitere Option. Die Rohstoffe für die Fusion sind in nahezu unerschöpflichen Mengen überall vorhanden. Ein Fusionskraftwerk wird keine klimaschädigenden Gase erzeugen und lässt günstige Sicherheitseigenschaften erwarten.
Sind Fusionsreaktoren möglich?
Es gibt weltweit noch keinen Netzstrom erzeugenden Fusionsreaktor. Die technischen Hürden sind hoch, ein Fusionsreaktor muss extrem hohe Drücke und Temperaturen erzeugen, um die Fusion in Gang zu setzen.
Ist die Kernfusion auf der Erde möglich?
Ende der 1990er-Jahre zeigten die Wissenschaftler der europäischen Versuchsanlage JET in Grossbritannien, dass die Kernfusion auf der Erde grundsätzlich möglich ist. Aufgrund dieses Erfolgs haben sich zahlreiche Länder zusammengefunden und im Jahr 2006 die ITER-Organisation gegründet.
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