Transcript Kernfusion

Vortrag:
Kernfusion
Ernst-Mach-Gymnasium, 14.Juli 2010
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)
Vortrag Kernfusion
14.Juli 2010
Seite 2
Wie funktioniert Kernfusion?
Ausgangsstoffe:
 Deuterium
 Tritium
Produkte:
 Helium
 freies Neutron
 Energie
Vortrag Kernfusion
14.Juli 2010
Seite 3
Wie funktioniert Kernfusion?
Massen-Summe der Ausgangsstoffe (Deuterium, Tritium)
ist ca. 0,6% größer als Masse der Fusionsprodukte:
Massendifferenz Dm wird nach
Einsteins Formel
E  Dm  c 2
in Energie umgewandelt.
Ursache:
Die Bindungs-Energie
nimmt bei kleinen Kernen mit
steigender Massezahl zu.
Anz. Der Nukleonen
Vortrag Kernfusion
14.Juli 2010
Seite 4
Vergleich 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
Vortrag Kernfusion
14.Juli 2010
Seite 5
Vergleich zur Kernspaltung
Wieso sind Kernfusion und Kernspaltung exotherm?
Vortrag Kernfusion
14.Juli 2010
Seite 6
Voraussetzung 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
Vortrag Kernfusion
14.Juli 2010
Seite 7
Voraussetzung für die Kernfusion
Sonne
(Sterne):
- Überwindung der Coulombkraft
durch extrem hohe kinetische
Energie einiger weniger Teilchen
im Sonnenkern
- Brennstoff: Wasserstoff
Reaktor:
- Brennstoff Deuterium + Tritium als
Plasma
- Temperatur > 200 Millionen Grad
- Einschluss des Plasmas (z.B. durch
Magnetfelder)
Vortrag Kernfusion
14.Juli 2010
Seite 8
Funktion des Reaktors
Vortrag Kernfusion
14.Juli 2010
Seite 9
Energieausbeute
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.
E
Vortrag Kernfusion
14.Juli 2010
Seite 10
Geschichte der Kernfusion
•1905: Albert Einstein entwickelt die Formel E = m*c²
•1929:
Vermutung,
dass Sternedie
ihre
Energie durch
11905:Erste
Albert
Einstein entwickelt
berühmte
Kernfusion
gewinnen.Albert Einstein entwickelt die
Formel E=M*c905:
berühmte
E=M*c²
•1934: Rutherford
weistFormel
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.
Vortrag Kernfusion
14.Juli 2010
Seite 11
Quellenangabe
•Wikipedia
•Benjamin Ewers-Kernfusion
• www.energieinfo.de
•3sat nano Kernfusion
Vortrag Kernfusion
14.Juli 2010
Seite 12
Danke
fürs Zuhören
Vortrag Kernfusion
14.Juli 2010
Seite 13