Vortrag Kernfusion ErnstMachGymnasium 14 Juli 2010 Was ist

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 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: 17 Me. V (bei Deuterium-Tritium) Freiwerdende Energie: ca. 200 Me. V (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 1 kg Wasserstoff liefert 100 Gigawattstunden Energie bei der Kernfusion. Im Jahr werden in Deutschland 580 Terawattstunden Strom „verbraucht“. Ø Bei einem Wirkungsgrad von 35% reichen 16, 6 Tonnen, um Deutschland ein ganzes Jahr mit Strom zu versorgen. Ø Vergleich: Man würde dafür 215 Mio. 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*c 905: berühmte E=M*c² • 1934: Rutherford weist. Formel 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 • 3 sat nano Kernfusion Vortrag Kernfusion 14. Juli 2010 Seite 12

Danke fürs Zuhören Vortrag Kernfusion 14. Juli 2010 Seite 13