Wie ist das mit der Gewinnung der Grundstoffe bei der Kernfusion?

... komplette Frage anzeigen

3 Antworten

Edit
Oha: vermutlich Thema verfehlt: wenn Du die Ausgangsstoffe für Fusionsreaktoren meinst, vergiss was ich geschrieben habe.

Mit "Grundstoffen" meinst Du sicher die schwereren Elemente (Elemente oberhalb Wasserstoff).

Ursprünglich gab es nach dem Urknall, nach einer gewissen Zeit und damit Abkühlung, vornehmlich Wasserstoff und Heliumkerne im Universum.
Es gab also so gut wie keine schwere Elemente.
Die durch sich zusammenballende (Wasserstoff-) Gaswolken entstandenen Sterne produzierten nun durch Fusion zunächst Helium (wie in unserer Sonne).

Ist der Wasserstoff aufgebraucht (bzw. nicht mehr konzentriert genug im Kern vorhanden), werden höhere Elemente fusioniert usw.
(geht der "Brennstoff" aus, kommt der Fusionsprozess ins Stocken, und damit sinkt die Gegenkraft, die der Gravitation entgegenwirkt. Damit fällt der Stern etwas in sich zusammen, und der Kern verdichtet sich etwas und die Fusion höherer Elemente beginnt).

Das geht leider nur bis zum Eisen. Weil die Energieausbeute mit zunehmener Kerngröße immer geringer wird. Eisen ist das letzte Element, bei dessen Entstehung noch Energie frei wird. Die Erzeugung der höheren Elemente erfordert Energie, anstatt sie freizusetzen !
(daher wird umgekehrt bei der Kernspaltung höherer Elemente Energie abgegeben).

Wenn also Der Stern beim Eisen angekommen ist, hat er ein "Problem": es gibt jetzt keinen Fusionsprozess im Kern mehr, der eine Gegenkraft zur Graviation aufbringt.
Je nach Sterngröße (Masse) kommt es jetzt zu einem Zusammenfallen zu einem weissen Zwerg, Neutronenstern oder gar schwarzen Loch. Dabei knallen die äußeren Schichten auf den Kern, und dabei werden nocheinmal (quasi in einem letzen Aufblitzen) große Energien frei. Energien, die dafür sorgen, daß in diesem Prozess auch noch schwerere Elemente entstehen (die ja Energie zur Erzeugung benötigen).

Der Stern wirft dann diese äußeren Hüllen ins All, wo sie als Gaswolke auseinander treiben, sich aber - unter dem Einfluß von Schwerkraft wieder neu formieren können (und Planeten oder andere Sonnen entstehen).

Die schweren Elemente wurden also in Fusionsprozessen älterer Sterngenerationen erzeugt.

Die Planeten, die Erde, Du und ich, wir bestehen damit alle aus Sternenstaub oder Sternenasche, wenn man das mal poetisch ausdrücken will.

https://de.wikipedia.org/wiki/Nukleosynthese

Antwort bewerten Vielen Dank für Deine Bewertung

Für die am einfachsten zu verwirklichende Form der Kernfusion benötigt man die Wasserstoffisotope Deuterium und Tritium.

Deuterium kommt in der Natur häufig genug vor (0,015 % des natürlichen Wasserstoffs), um es aus normalem Wasser gewinnen zu können.

Tritium ist zu selten, um es aus der Natur gewinnen zu können. In abgebrannten Kernbrennstäben ist ein wenig davon enthalten. Für die Kernfusion soll es hergestellt ("gebrütet") werden, indem man Lithium mit Neutronen bestrahlt, in einem heutigen Kernspaltungsreaktor oder später in den Fusionsreaktoren selbst, wenn sie einmal laufen.

Es sind auch andere Fusionsprozesse möglich, z.B. nur mit Deuterium, oder mit Deuteium und Helium-3. Diese Prozesse sind allerdings schwieriger in einem Reaktor zu verwirklichen als die Fusion von Deuterium mit Tritium, weil dafür das Plasma heißer und dichter sein und länger eingeschlossen werden muß.

Mehr dazu steht in den Wikipedia-Artikeln über Deuterium, Tritium und Kernfusion.

Antwort bewerten Vielen Dank für Deine Bewertung
Kommentar von Franz1957
25.02.2016, 11:52

Ein Problem bei der Tritiumerzeugung ist, wie man es schafft, daß der Fusionsreaktor mindestens so viel Tritium brütet, wie er selbst verbraucht. Die Zahl der Neutronen, die bei der Fusion entstehen, würde dafür nämlich nur im theoretischen Idealfall gerade ausreichen, wenn sie alle ohne Verlust dafür genutzt werden könnten. Da dieser Idealfall in der Realität nicht funktioniert, muß man dafür sorgen, daß man zusätzliche Neutronen bekommt. Dazu müssen zusätzliche Stoffe eingebaut werden, die, wenn man sie mit Neutronen bestrahlt, mehr Neutronen abgeben.

Siehe: https://de.wikipedia.org/wiki/Blanket

0