Kernfusion Brennstoffe?
Geht Kernfusion auch mit Brennstoffen wie Kohlenstoff oder Wasserstoff und fällt dann auch radioaktiv bei Müll an im kleinen Mengen? Welcher Brennstoff werden bei den aktuellen Tests mit KernfusionsReaktoren verwendet?
Also ohne Tritium/Deuterium,uran etc
4 Antworten
Hallo,
außer Wasserstoff-Fusion,
strebt man noch die Fusion von Helium 3 an.
Dieses Edelgas Isotop, soll es in größeren Mengen auf dem Mond geben.
Also Zukunftsmelodie.
Bei schwereren Elementen, ist die sinnvolle Energiegewinnung nicht möglich.
Jedenfalls nach unserem Wissensstand.
Hansi
Welcher Brennstoff werden bei den aktuellen Tests mit KernfusionsReaktoren verwendet?
Also ohne Tritium/Deuterium,uran etc
Ohne Tritium und Deuterium? Alle aktuellen Tests und konkret geplanten Reaktorprojekte laufen mit Tritium und Deuterium.
Die Massenmedien sagen zwar immer wieder, Kernfusion liefe "wie in der Sonne" und sei wegen des Wasserstoffs in den Weltmeeren eine "unerschöpfliche" Energiequelle. Gewöhnlicher Wasserstoff (1H, Protium) eignet sich aber nicht als Reaktorbrennstoff, weil der Fusionsprozess der Sonne viel zu uenergiebig und langsam ist.
Ein Grund, wieso alle diskutierten Konzepte für eine Fusionswirtschaft auf Tritium basieren, oder auf Helium-3 vom Mond, wird klar, wenn man sich in der Tabelle möglicher Fusionsreaktionen anschaut, wie viel MeV Energie jeweils frei wird.
https://de.wikipedia.org/wiki/Kernfusion#Mögliche_Einsatzstoffe_und_Reaktionen
Was die angebliche Unerschöpflichkeit angeht: Deuterium kommt in der Natur in großen Mengen vor. Tritium jedoch ist ein in der Natur äußerst seltenes Isotop. Die geringen Mengen, die man heute als Nebenprodukt in speziellen Kernreaktoren herstellt, werden für die Versorgung einer Fusionsindustrie nicht ausreichen. Deshalb ist vorgesehen, das Tritium in den Fusionsreaktoren selbst herzustellen, indem man mit den dort anfallenden Neutronen Lithium bestrahlt. Da aber die Menge der bei der Fusion freiwerdenden Neutronen nicht dafür ausreicht, sollen weitere Stoffe, nämlich Beryllium und/oder Blei als Neutronenvervielfacher dienen. Ob es auf diese Weise gelingt, so viel Tritium zu gewinnen, wie gleichzeitig verbraucht wird, muss sich erst noch herausstellen. Jedenfalls sind die Weltvorräte von Lithium, Beryllium und Blei die Ressourcen, auf denen, falls es soweit kommt, die Brennstoffversorgung der Fusionsreaktoren beruhen wird.
Ave!
Theoretisch funktioniert die Fusion mit allen Elementen, aber die Energieausbeute ist dann in nahezu allen Fällen negativ.
Deuterium und Tritium werden aus dem Grund herangezogen, weil es die Isotope mit der höchsten Energieausbeute während der Fusion sind.
Es wäre auch entsprechend mit normalem Wasserstoff möglich, aber die extra Neutronen in Deuterium oder Tritium sorgen aufgrund der starken Wechselwirkung für eine höhere freigesetzte Energie.
Elemente darüber bräuchten bereits mehr Energie als sie selbst freisetzen.
Ein höherer Druck könnte aber auch die Fusion größerer Elemente begünstigen, wie etwa in Sternen, die im Normalfall bis Eisen fusionieren.
Darüber fusionieren Elemente nur noch durch den Druck und die Energie von Supernovae.
Da wir aber das Ziel haben Energie zu erzeugen - und keine Elemente - sind Deuterium und Tritium physikalisch die absolut besten Isotope. Bessere Isotope/Elemente gibt es nicht.
In dieser Grafik siehst du den Sprung von Deuterium (²H) und Tritium (³H), die zu Helium-4 (⁴He) fusionieren.
Eine höhere Energieausbeute ist in keinem Fall möglich.
Ab Eisen ist auf jeden Fall mehr Energie nötig als man erhält.
Unter irdischen Bedingungen technisch auch schon davor.
Atommüll im typischen Sinne entsteht nicht, da das entstandene Helium-4 weder Radioaktiv noch giftig ist. Es ist ein Edelgas und damit sowieso komplett stabil und träge.
Die Wandmaterialien werden aktiv weiter entwickelt und es wird mit einer Verwahrzeit von ein paar Jahren (maximal 10) gerechnet, bis keine Strahlenbelastung mehr von ihnen ausgeht.
Womit ein Endlager nicht nötig ist.
Dass von diesen eine hohe Strahlenbelastung für Arbeiter ausgeht, die sehr gefährlich ist, habe ich nicht gehört, aber hierzu kann und möchte ich mich nicht äußern, um nichts falsches zu sagen.
Mit Wasserstoff funktioniert es auf der Sonne recht gut.
Für technische Anwendungen kommen folgende Reaktionen in Frage:
https://de.wikipedia.org/wiki/Kernfusion#M%C3%B6gliche_Einsatzstoffe_und_Reaktionen
Bei jenen Reaktionen, für welche eine technische Nutzung zu erwarten ist, entsteht grundsätzlich kein radioaktiver Abfall.
Allerdings können die Materialien, aus denen der Reaktor besteht, durch die Bestrahlung mit Neutronen aktiviert werden. Da muss man halt passende Materialien aussuchen.
Also könnte auch in einem Fusionsreaktor von Wasserstoff auf helium fusioniert werden ? wieso wird das nicht ausprobiert?
Wird es doch. Deuterium und Tritium (Wasserstoff-Isotope) fusionieren zu Helium(-4).
Ok und entsteht dann Atommüll? Ist es "sauber"
?"Kernfusion ist keine „saubere“ Energiequelle, wie häufig behauptet wird. Denn die Reaktionskammer des Fusionsreaktors wird mit radioaktivem Tritium/Deuterium verseucht und die Außenwand zum Abfangen der Neutronen wird aktiviert. Das Innere ist dann so stark verstrahlt, dass Arbeiter*innen Reparatureingriffe nur mit hoher Strahlenbelastung vornehmen können. Diese Nuklide haben zwar im Mittel eine deutlich geringere Halbwertszeit als der Atommüll aus der Kernspaltung. Dennoch fallen auch bei der Kernfusion große Mengen radioaktiver Müll etwa in Form von verstrahltem Beton und Stahl an, der einige 100 bis 1000 Jahre sicher gelagert werden müsste."