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)

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

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

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

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.

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

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)

Funktion des Reaktors

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

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

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

Danke fürs Zuhören