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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?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)
Seite 3Vortrag Kernfusion 14.Juli 2010
Wie funktioniert Kernfusion?Wie funktioniert Kernfusion?Wie funktioniert Kernfusion?Wie funktioniert Kernfusion?
Ausgangsstoffe:
Deuterium
Tritium
Produkte:
Helium
freies Neutron
Energie
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Wie funktioniert Kernfusion?Wie funktioniert Kernfusion?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 KernspaltungVergleich zur KernspaltungVergleich 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
Seite 6Vortrag Kernfusion 14.Juli 2010
Vergleich zur KernspaltungVergleich zur KernspaltungVergleich zur KernspaltungVergleich zur Kernspaltung
Wieso sind Kernfusion und Kernspaltung exotherm?
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Voraussetzung für die KernfusionVoraussetzung für die KernfusionVoraussetzung 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 KernfusionVoraussetzung für die KernfusionVoraussetzung für die Kernfusion
Sonne (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 ReaktorsFunktion des ReaktorsFunktion des Reaktors
Seite 10Vortrag Kernfusion 14.Juli 2010
EnergieausbeuteEnergieausbeuteEnergieausbeuteEnergieausbeute
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.
Seite 11Vortrag Kernfusion 14.Juli 2010
Geschichte der KernfusionGeschichte der KernfusionGeschichte 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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QuellenangabeQuellenangabeQuellenangabeQuellenangabe
•Wikipedia
•Benjamin Ewers-Kernfusion
• www.energieinfo.de
•3sat nano Kernfusion
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