Vortrag: Kernfusion Ernst-Mach-Gymnasium, 14.Juli 2010.

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1 Vortrag: Kernfusion Ernst-Mach-Gymnasium, 14.Juli 2010

2 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)

3 Wie funktioniert Kernfusion?
Ausgangsstoffe: Deuterium Tritium Produkte: Helium freies Neutron Energie

4 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

5 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

6 Vergleich zur Kernspaltung
Wieso sind Kernfusion und Kernspaltung exotherm? Weil Eisen (ein mittelgroßer Kern) die größte Bindungsenergie hat , können größere durch Kernspaltung Energie abgeben und kleinere durch Fusion.

7 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

8 Voraussetzung für die Kernfusion
Überwindung der Coulombkraft durch extrem hohe kinetische Energie einiger weniger Teilchen im Sonnenkern Brennstoff: Wasserstoff Sonne (Sterne): Reaktor: Brennstoff Deuterium + Tritium als Plasma Temperatur > 200 Millionen Grad Einschluss des Plasmas (z.B. durch Magnetfelder)

9 Funktion des Reaktors

10 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. Bei einem angenommenen Wirkungsgrad eines Fusionskraftwerkes von 35 % (vergleichbar einem heutigen AKW) ergibt das eine elektrische Energie von 35 GWh. Deutschland benötigte im Jahr 2009 etwa 580 TWh (Terawattstunden) elektrische Energie. E

11 Geschichte der Kernfusion
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. 11905: Albert Einstein entwickelt die berühmte Formel E=M*c905: Albert Einstein entwickelt die berühmte Formel E=M*c²

12 Quellenangabe Wikipedia Benjamin Ewers-Kernfusion www.energieinfo.de
3sat nano Kernfusion

13 Danke fürs Zuhören