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Fusion DIE Energiequelle der Zukunft? Seminarvortrag 25. Januar 2006, Ruth Laengner Seminarvortrag 25. Januar 2006, Ruth Laengner.

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1 Fusion DIE Energiequelle der Zukunft? Seminarvortrag 25. Januar 2006, Ruth Laengner Seminarvortrag 25. Januar 2006, Ruth Laengner

2 Gliederung Physikalische Fakten und Voraussetzungen Sicherheit Energiebilanz und Ausblick

3 1.Physikalische Fakten und Voraussetzungen

4 Energiegewinnung Energie entspricht der Bindungsenergie der Atomkerne (Massenverlust)

5 Voraussetzungen sicherer Einschluss des Plasmas hohe kinetische Energie der Ionen genügend hohe Plasmadichte zur Zündung der Fusion „lange“ Laufzeit

6 Einschluss (Magnetfelder) Plasma wird durch drei Magnetfelder eingeschlossen (Feldlinien verlaufen schraubenförmig in der Mitte des Torus) ein Stromfluss wird im Plasma erzeugt es wird aufgeheizt

7 Einschluss (das Plasmagefäß) absolute Trennung von Plasma und umgebender Luft geringe Leitfähigkeit vakuumdichte Öffnungen zum Abpumpen der He- Asche oder Heizen hohe Hitzebeständigkeit

8 Neutralteilchenheizung/ kin.Energie schnelle H-Atome werden in das Plasma eingeschossen und geben durch Stöße mit diesem Energie ab müssen schnell sein zum Heizen und tief genug in das Plasma eindringen Beschleunigung auf 9000 km/s es gibt noch andere Techniken, aber die Neutralteilchen heizung ist im Moment die am Besten geeignetste um lange und effiziente Laufzeiten zu haben

9 Fusion D + T 4He (3,50 MeV) + n (14,1 MeV) + 17,6 MeV D + D 3He (0,82 MeV) + n (2,45 MeV) + 3,27 MeV D + D T (1,01 MeV) + H (3,02 MeV) + 4,03 MeV D + 3He 4He (3,60 MeV) + H (14,7 MeV) + 18,3 MeV Die Fusionsphysiker haben sich für die Reaktion D+T entschieden: größte Energeiausbeute bei geringster Temperatur EdukteProdukte

10 Effizienz

11 Gewinnung des notwendigen Tritiums: das aus der Fusion entstandene Neutron wird zur Erbrütung des Tritiums aus Lithium verwendet mit He wird T ausgewaschen und dem Plasma wieder zugeführt

12 2.Sicherheit Radioaktivität Abfälle Störfälle

13 Radioaktivität Tritium ist radioaktiv, Brutmantel und Brennkammer werden auch durch den Beschuss von Neutronen aktiviert Richtwerte: 2g T pro Jahr entweichen im Kraftwerk (Höhenstrahlung: 7kg/a) an schwer aktivierbaren Legierungen wird gearbeitet (insgesamt niedriges Gefährdungspotential)

14 Abfälle nach ca. 30 Jahren Laufzeit entstehen bis m³ aktivierter Abfall ebenso viel wie bei Spaltreaktoren Halbwertszeit aber um Faktor 100 geringer Nachwärme geringer (SEAFP Studie von Euratom)

15 Störfälle Brennstoffmenge in der Kammer reicht für eine Minute Feuern Leistungsdichte sehr gering (wie Glühbirne) unkontrollierter Leistungsanstieg nicht möglich, da kleinste Abweichungen zum Erlöschen der Fusion führen Nachwärme reicht nicht aus um die Baueile zum Schmelzen zu bringen

16

17 3. Energiebilanz und Ausblick

18 Kenndaten versch. Reaktoren P Fusion (MW) P Heizung intern (MW) P Ext. Heizung (MW) Energiever- stärkung Q JET ITER Kraftwerk

19 bei Pulsdauer von mehr als 8 min. ist ITER (International Tokamak Experiment Reaktor) ein Zwischenschritt zur Realisierung eines Fusionskraftwerks über Wärmetauscher und Turbinen wird dann el. Energie erzeugt

20 Kosten für Rohstoffe 75mg Deuterium und 225mg Li ersetzen etwa 1000 l Erdöl [in 2l Wasser und wenigen kg Gestein enthalten] D kostet 1€/kg, T ca. 20€/kg ->nur Beitrag von 0,003 cent/kWh an Stromkosten Energieaufwand für Bau in haben Jahr wieder zurückgewonnen

21 Quellen IPP Garchingen Euratom Jülicher Schule


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