Vortrag: Kernfusion

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?

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?

Ausgangsstoffe:

Deuterium

Tritium

Produkte:

Helium

freies Neutron

Energie

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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 Kernspaltung

Kernfusion Kernspaltung

Verschmelzung von Atomkernen

Zerfall von Atomkernen

Auslösung durchThermische 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 Kernspaltung

Wieso sind Kernfusion und Kernspaltung exotherm?

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Voraussetzung 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 KernfusionSonne (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 Reaktors

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EnergieausbeuteEnergieausbeute

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 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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QuellenangabeQuellenangabe

•Wikipedia

•Benjamin Ewers-Kernfusion

• www.energieinfo.de

•3sat nano Kernfusion

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DankeDankefürs Zuhörenfürs Zuhören