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