Frage von SelfishGene, 191

Kann mir jemand erklären warum der Mensch noch keine Kernfusion zur Energiegewinnung benutzt, sondern Kernspaltung?

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von Interesierter, 68

Die in Kernreaktoren ablaufende Kettenreaktion ist ein kontrollierter Zerfall instabiler Elemente. Dabei wird Wärme frei.

Um die Kernfusion in Gang zu bringen, sind sehr hohe Drücke und sehr hohe Temperaturen nötig. Diese können die uns bekannten Werkstoffe nicht aushalten. Deshalb muss die Reaktion in einem Magnetfeld eingeschlossen werden. Bisher ist die Technik noch nicht in der Lage,  ein kontinuierliches nukleares Brennen aufrecht zu erhalten.

Aktuell sind mehrere Versuche Reaktoren im Bau bzw. im Test. Wann hier mit einem Durchbruch zu rechnen ist, ist schwer zu sagen.

Antwort
von karajan9, 82

Um eine Kernfusion zu erzeugen, müssen sehr extreme Temperaturen oder Drücke herrschen. Das ist dann in einer Sonne so, oder bei einer Wasserstoffbombe (für einen ganz kurzen Augenblick).

Um so eine Umgebung auf der Erde künstlich zu erschaffen bräuchte man unglaublich große Mengen Energie, sodass sich Kernfusion zur Zeit nicht als Energiequelle lohnt. Es wird daran geforscht, aber noch ist es nicht so weit.

Eine Kernspaltung ist vergleichsweise einfach hervorzurufen und daher wird sie auch zur Ernergiegewinnung genutzt.

Kommentar von SelfishGene ,

Und wieso wird bei der Kernfusion mehr Energie frei? Kernfusion und Spaltung enden ja bei Eisen und beide haben in etwa eine gleich schwache Bindungsenergie oder irre ich mich da ?

Kommentar von Anonym180101 ,

Es wird bei Fusion nicht mehr Energie frei. Das eine ist quasi Endotherm, das andere Exotherm 

Kommentar von dadita ,

Das ist falsch.

Kommentar von karajan9 ,

Das ist zwar eine völlig andere Frage, aber... es wird nicht unbedingt mehr Energie freie (eher weniger pro Reaktion). Die Vorteile von Kernfusion liegen eher darin, dass der "Rohstoff" schweres Wasser in großen Mengen zu bekommen ist und keine hochradioaktives Material zurückbleibt.

Antwort
von AnglerAut, 84

Um eine Kernfusion zu erzeugen bedarf es einer Temperatur, die kein Material in festen Zustand bleiben lässt. Daher gibt es enorme technische Hindernisse für eine kontrolliere Kernfusion auf der Erde.

Man müsste die Fusionsmasse durch Magnetismus schweben lassen, wofür man wiederum Supraleiter mit einer Temperatur nahe des absoluten Nullpunktes benötigt.

Im Endeffekt gibt es einfach sehr große technische Hindernisse, die dafür verantwortlich sind, dass wir diese Technik noch nicht in gebrauchsfähigem Zustand haben.

Kommentar von SelfishGene ,

Aber wieso setzt denn eine Kernfusion so viel mehr Energie frei, als eine Kernspaltung? Bei Wasserstoff zum Beispiel ist die Bindungsenergie um Mengen kleiner als beim Uran z.B. wieso setzt es dann bei der Schmelzung zu Helium solch eine Energie frei?

Kommentar von AnglerAut ,

Massendifferenz zwischen den einzelnen Nukleonen und dem Atomkern wird bei der Entstehung des neuen Atomkerns nach außen abgestrahlt.

Sprich der neue Kern ist leichter als seine Bausteine und diese fehlende Masse wird eben als Energie freigesetzt.

Kommentar von SelfishGene ,

Gut, jetzt habe ich es verstanden. Danke!

Antwort
von Rolf42, 73

Weil es bisher noch nicht gelungen ist, einen Reaktor zu konstruieren, in dem eine stabile, kontrollierte Kernfusion stattfindet.

Kommentar von Anonym180101 ,

Und das ist... richtig, ABSOLUTER SCHWACHSINN !

Kommentar von Rolf42 ,

Na, du scheinst ja richtig Ahnung zu haben...

Kommentar von Anonym180101 ,

Es ist durchaus schon gelungen. 

Kommentar von Rolf42 ,

Aber nur kurzzeitig, nicht stabil.

Kommentar von Anonym180101 ,

Definiere "stabil". 

Die Sonne ist ja immer gerne genannt, aber auch die ist nicht "stabil"

Kommentar von Rolf42 ,

Für einen Fusionsreaktor würde ich eine Fusion als stabil bezeichnen, die sich über mindestens einige Stunden bei konstanter Leistung aufrechterhalten lässt

Die Sonne ist für die Dauer von einigen Milliarden Jahren hinreichend stabil.

Kommentar von Interesierter ,

Nun, die Reaktion in der Sonne läuft doch ohne Moderation relativ konstant ab. Sie tut das nun schon seit ein paar Jahren und wird es wohl auch noch ein paar Jahre tun.

Ich würde das als stabil bezeichnen.

Kommentar von W00dp3ckr ,
  1. Die Sonne hat aber kein Mensch gebaut. Kein Mensch weiß, wie man eine Zweitsonne baut.
  2. Die Sonne ist an der Oberfläche ca. 10.000°C warm. Das kannst Du nicht mal eben irgendwo hinstellen, die Umgebung würde schmelzen.
  3. Wir sind 150.000.000km von der Sonne weg, einen ähnlichen Abstand müsste man dann auch vor einem weiteren Reaktor dieses Typs haben, damit hier nicht alles verbrennt.

Kurz gesagt, Dein Kommentar hat mit der anfänglichen Frage, und mit der Kritik an Rolf42 rein gar nichts zu tun.

Antwort
von W00dp3ckr, 28

Weil's sehr viel schwieriger ist als Kernspaltung.

Es geht ja nicht nur darum, eine Reaktion herbeizuführen (das kann man sehr gut, Wasserstoffbomben gibt es ja), die Reaktion muss auch kontrolliert sein. Die Explosion setzt zwar sehr viel Energie frei, aber die Energie kann man nicht in Strom umsetzen.

Bei Kernspaltung ist die Kontrolle relativ einfach. Das Uran braucht langsame Neutronen, setzt aber schnelle frei, also bremst man die ab (mit entsprechenden Materialien) und wenn man auf dem richtigen Niveau bremst, bekommt man keine Explosion.

Bei der Kernspaltung muss man aber ganze Kerne zusammen bringen. Und zwar müssen die mit sehr sehr hoher Energie stoßen, damit Fusion zustandekommt. Also braucht man sehr hohe Temperaturen, gleichzeitig aber nicht so viel Material, dass der ganze Reaktor einem um die Ohren fliegt. Also nimmt man sehr dünnes ionisiertes Gas (Plasma) , das man sehr sehr heiß macht. Das muss dann aufwändig mit Magnetfeldern gehalten werden, sonst verdampft der Reaktor.

Die Magnetfelder schlucken viel Energie. Daher ist es noch nicht gelungen, über Reaktionen aufrecht zu erhalten, die mehr Energie freisetzen als sie kosten. Bis zur Marktreife sind noch viele technische Probleme zu lösen.

Expertenantwort
von Peppie85, Community-Experte für Energie, 22

mein freund, du bist nicht auf dem neusten stand, eine menge Leute nutzen die Kernfussion zur energiegewinnung. wir zuhause haben z.B. einen Koppler um einen großen Reaktor anzuzapfen. die freiwerdende thermische energie wird in einem speziellen Thermokkumulator gespeichert und fürs Waschen oder Duschen verwendet.

es gibt noch eine andere Bauform für den Koppler, bestehend aus einem speziell dotierten Silizium um auf diese weise elektrische energie zu gewinnen...

lg, Anna

Kommentar von segler1968 ,

Kernfusion zu Hause??? Kannst Du mir mal einen Link zu so einem Koppler nennen?

Kommentar von Rolf42 ,

Derartige "Koppler" werden von verschiedenen Herstellern angeboten, hier ein Beispiel: http://www.vaillant.de/heizung/produkte/vakuum-rohrenkollektor-aurotherm-exclusi...

Die eigentliche Kernfusion findet dabei natürlich nicht zuhause sondern in sicherer Entfernung statt.

Kommentar von Peppie85 ,

schön dass mich jemand versteht :-D

Kommentar von bit77 ,

Die Sonne anzapfen ist das eine. Energie aus Fusion zu jeder Zeit und regelbar ist das andere. Wenn die Menschheit in ihrer Gesmtheit nicht so dumm wäre und in Gegenden, in denen immer die Sonne scheint nicht ständig ein (Glaubens-) Krieg wäre, man nicht mit der Sabotage von HGÜ-Leitungen rechnen müsste, wäre das wirklich Prima.

Aber es hätte ja auch andere Vorteile, wenn der Fusionsreaktor selbst auf der Erde wäre. Das Stichwort ist Wetterunabhängigkeit.

Antwort
von bit77, 24

das größte Hindernis bei einer Kernfusion ist sicherlich die hohe Temperatur. 50 Millionen Grad sind kein Pappenstiel. Solch hohe Temperaturen lassen sich nur mit einem Torroidalen Magnetfeld "einschließen".

Das in dem Torroid gefangene Plasma, in dem die Fusion stattfindet, muß seine Wärmeenergie natürlich loswerden. Damit tut sich das zweite Problem auf.

Das dritte Problem ist das zu fusionierende Gas. Hierzu eignet sich bei unseren Verhältnissen zur Zeit nur Tritium oder Deuterium, sogenannte Wasserstoffisotope. Deterium ist schwerer Wasserstoff und hat einen etwas größeren Atomkern, er hat ein zusätzliches Neutron.

Auch Tritium eignet sich zur Fusion, es hat (wie Wasserstoff) in der Schale nur ein Elektron und im Kern befindet sich ein Proton und 2 Neutronen.

Die Gewinnung solcher Isotope ist nicht ganz einfach.

Ich nehme an, daß die Probleme irgentwann gelöst werden. Bis es aber soweit ist, vergehen sicherlich mehrere Jahrzehnte.

Sollte es irgentwann soweit sein, sind unsere Energieprobleme gelöst.

Antwort
von BurkeUndCo, 5

Weil der Prozess der Kernfusion technisch sehr viel schwieriger zu realisieren ist. Man benötigt hohe Teilchendichten bei gleichzeitig hoher Temperatur und Geschwindigkeit.

Kurz: man muss versuchen die Bedingungen im Innern der Sonne nachzubauen und das ist eben nicht leicht.

Antwort
von DerOnkelJ, 48

Weil man mit de Forschung noch nicht so weit ist.
Bislang gibt es noch keinen funktionierenden Fussionsreaktor der auch nutzbare Energie liefert.

Das große Problem sind vor allem die irren Temperaturen von Millionen Grad die nötig sind für eine Fussion in Gang zu bringen.

Antwort
von nastaritianer, 67

Weil es sehr schwer ist die Fusion und die entstehende Hitze zu bändigen.

Kommentar von Anonym180101 ,

Kein Plan worum es geht, hm ? ^^

Kommentar von nastaritianer ,

Es geht um das verschmelzen von leichteren Elementen zu schwereren um die Energie die aus einem Teil der Masse gewonnen wird zum Erzeugen von Strom zu nutzen, oder?

Kommentar von Anonym180101 ,

Das Problem ist keine Hitze die entsteht, das Problem ist es Hitze zu erzeugen ! Mach dich mit dem Thema erst mal vertraut.

Kommentar von Interesierter ,

Die Hitze zu erzeugen, ist kein Problem. Bei der Wasserstoffbombe funktioniert es doch auch.

Das Problem ist es in der Tat, den Prozess zu kontrollieren und die Wärme nutzbar abzuführen.

Kommentar von Anonym180101 ,

Nur indem wir eine Atombombe zünden, welche das Gegenteil der Fusion macht. Und da wir dauerhaft Energie zuführen müssten um die Temperatur zu halten, würden wir nicht genug Energie aus der Fusion gewinnen.

Kommentar von Interesierter ,

Die Atombombe wird gezündet, um die Temperatur und den nötigen Drücken zu erzeugen, die nötig sind, um die Kernfusion in Gang zu setzen. Danach läuft die Kernfusion selbstständig ab, bis der Brennstoff aufgebraucht ist. 

Antwort
von Neubii, 59

Gib den Wissenschaftlern noch ein paar jährchen dann bestimmt. Ansonsten kannst du ja helfen :P

Antwort
von Anonym180101, 69

Weil Kernfusion mehr Energie verbraucht als es erzeugt. 

Es ist wie eine Batterie.

Bei Fusion lädst du sie auf, bei Fision wird sie entladen. 

Kommentar von Rolf42 ,

Nach dieser Argumentation würde die Sonne nicht leuchten.

Kommentar von Anonym180101 ,

Doch, denn die Sonne verbindet beides. An der Oberfläche findet die Fision statt, im inneren die Fusion. Dadurch wird einiges an Zeit gewonnen, aber auch eine Sonne strahlt nicht unendlich. Schon mal was von einer Nova oder Super Nova gehört ?

Kommentar von Rolf42 ,

Auf der Sonnenoberfläche findet Kernspaltung statt? Was für Kerne werden denn deiner Ansicht nach dort gespalten?

Nova und Supernova haben mit dieser Fragestellung überhaupt nichts zu tun.

Kommentar von Anonym180101 ,

Die Sonne ist nicht unendlich stabil und brennt aus.

Kommentar von dadita ,

Und? Das hat mit der Fragestellung nicht das geringste zu tun. 

Kommentar von unhalt ,

Eine Nova hat rein garnichts mit einer Supernova zu tun. Eine Supernova ist ein Sterntod und eine Nova ist das kurze zünden einer Fusion an der Oberfläche eines Weißen Zwerges in einem Doppelsternsystem. Dieses ist als Helligkeitszunahme zu sehen (Ja, die Fusion setzt Energie frei).

An dieser Stelle ist deine Argumentation nicht mehr wirksam. Außerdem klingt mir deine Theorie nach einem Perpetuum mobile.

lg

Kommentar von dadita ,

Um dich zu zitieren: Und das ist...richtig, ABSOLUTER SCHWACHSINN! 

Zumindest zum Teil. Bei Kernfusion von Wasserstoff zu Helium wird in der Tat Energie frei, sogar in signifikanten Mengen. 

Diese Energie ist es, welche das Leben auf der Erde erst ermöglicht.

http://www.ipp.mpg.de/ippcms/de/pr/fusion21/kernfusion/index


Kommentar von Anonym180101 ,

Ja, es wird Energie frei, aber nicht genug um den Prozess selber am laufen zu halten.

Kommentar von dadita ,

Doch. Dieser Prozess ist es welcher die Sonne antreibt. Kernspaltung hat keinen signifikanten Anteil an deren Energiefreisetzung: http://image.gsfc.nasa.gov/poetry/ask/a11197.html

Kommentar von Anonym180101 ,

Er reicht um die Reaktion in Schwung zu halten. Wenn Kernspaltung eine H-Bombe auslösen kann, kann sie auch die Reaktion in der Sonne am laufen halten, und sie sorgt dafür dass genug Material für die Fusion da ist.

Kommentar von dadita ,

Das ist absoluter Schwachsinn. Einfach vollkommen falsch ^^ 

Die Sonne wird von der Fusion von Wasserstoff zu Helium angetrieben, ersteres entstanden NICHT durch Kernspaltung sondern durch den Urknall. 

Nein, auf der Sonne findet Kernspaltung nicht im signifikanten Maße statt. Radioaktive Spurenelemente gibt es, sie spielen für die Sonne keine Rolle. 

http://earthguide.ucsd.edu/virtualmuseum/ita/07_2.shtml

Kommentar von unhalt ,

Da muss ich dich verbessern, da im CNO Cyklus durchaus Signifikant Kernspaltung geschieht, jedoch im Gesammtrahmen einer Fusion. Siehe da: https://de.wikipedia.org/wiki/Bethe-Weizs%C3%A4cker-Zyklus

lg

Kommentar von unhalt ,

Kurze Anmerkung: Beim CNO Zyklus 'lädt' die Fusion auf, damit es einen instabilen Atomkern für die Fission gibt (in den Worten von Anonym180101). Also genau anders herum als Anonym180101 es in seiner Antwort darstellt.

lg

Kommentar von dadita ,

Danke! Wieder was gelernt! :)

Kommentar von dadita ,

Ist diese nicht eher bei Sternen vertreten welche schwerer als die Sonne sind? 

"Während die Proton-Proton-Reaktion eine wichtigere Rolle bei Sternen mit Größen bis zur Masse der Sonne spielt, zeigen theoretische Modelle, dass der Bethe-Weizsäcker-Zyklus vermutlich die vorherrschende Energiequelle in schwereren Sternen darstellt. Die Sonne selbst erzeugt nur 1,6 % ihrer Energie durch den Bethe-Weizsäcker-Zyklus."

So scheint es jedenfalls gemäß dem Artikel! Aber ich muss ehrlich zugeben, dass ich von diesem Modell nichts wirklich weiß, ich lasse mich also gerne korrigieren :) 

Kommentar von unhalt ,

Ja, da hast du recht. Der Löwenanteil (knapp unter 100%) der Energieerzeugung in der Sonne geschieht durch die pp-Kette, also das Wasserstoffbrennen. Jedoch ab einer Kerntemperatur von, eben nachgelesen, 1,7*10^7 K überwiegt der CNO-Zyklus. Der Sonne fehlen da also etwas mehr als 1 mio. K (>10^6 K) woran man aber auch erkennt, wie schnell die Effektivität des CNO mit steigender Temperatur ansteigt.

lg

P.S.: Nicht jeder Stern der kleiner als die Sonne ist, gewinnt seine Energie durch die pp-Kette. Irgendwann ist das Kontraktionsenergie.

Kommentar von Interesierter ,

Was für ein Schwachsinn! Und du meinst, Andere belehren zu müssen?

Würde man deiner Argumentation folgen, dürfte die Sonne nicht scheinen und eine Wasserstoffbombe nicht explodieren.

Kommentar von Anonym180101 ,

Euer Sonnenargument hab ich da oben schon behandelt, und eine Wasserstoffbombe wird durch eine normale Atombombe gezündet. Ohne die Energie bei deren Zündung würde die Wasserstoffbombe gar nicht explodieren.

Kommentar von dadita ,

Bei der Sonne wird allerdings keine Kernspaltung benötigt. Hier ist es die Gravitation welche die nötigen Bedingungen schafft um die Reaktion zu starten und stabil zu halten: http://earthguide.ucsd.edu/virtualmuseum/ita/07_2.shtml

Kommentar von Anonym180101 ,

Wie gesagt, die Sonne ist nicht dauerhaft stabil !

Kommentar von dadita ,

Nein ist sie nicht. Aber auch dies hat nichts mit der Kernspaltung zu tun, sondern damit dass durch Fusion schwere Elemtente wie Kohlenstoff und Eisen entstehen welche sich in ihrem Kern sammeln und diesen destabilisieren.

http://www.space.com/6638-supernova.html

Kommentar von Interesierter ,

Die Sonne leuchtet seit Milliarden von Jahren in wird noch Milliarden von Jahren leuchten.

Nach menschlichen Maßstäben ist das als stabil zu bezeichnen.

Kommentar von Anonym180101 ,

Sie liefert jedoch nicht unendlich Energie, also warum sollten es Fusionsreaktoren auf der Erde ?

Kommentar von dadita ,

Wer hat dies behauptet? Aber solange man sie mit Treibstoff in Form von Deuterium und Tritium versorgt und der Ansammlung von schweren Elementen vorbeugt, würden sie dies zumindest in der Theorie tun. 

Kommentar von Anonym180101 ,

Nur solange man die Temperatur halten könnte. Da das aber grade der Zweck ist, die Temperatur als Energie zu nutzen, würde die Fusion sehr schnell wieder zusammenbrechen. 

Kommentar von Interesierter ,

Natürlich nicht unendlich, aber nach menschlichen Maßstäben eben sehr viel. Damit wären die Energieprobleme auf Jahrtausende hinaus gelöst.

Kommentar von Anonym180101 ,

Nur wir können die (immer noch nicht idealen) Bedienungen der Sonne nicht auf der Erde nachstellen ! So, ich muss in ein paar Stunden schon wieder raus, ich bin für Heute weg, wir können gerne morgen noch weiter diskutieren. 

Kommentar von Anonym180101 ,

"Fusionsreaktionen können exotherm (Energie abgebend) oder endotherm (Energie aufnehmend) sein. Exotherme Fusionsreaktionen können die hohen Temperaturen aufrechterhalten, die nötig sind, damit die thermische Energie zu weiteren Fusionsreaktionen führen kann. Solche thermonuklearen Prozesse laufen in Sternen und Fusionsbomben unter extremem Druck ab. Im Gegensatz zur Kernspaltung ist eine Kettenreaktion mit Fusionsreaktionen nicht möglich."

-Wikipedia "Kernfusion"-

Kommentar von unhalt ,

Jep, und was willst du damit belegen? Da steht gau das, was deine Aussage, dass Fusion Energie verbrauche, wiederlegt.

lg

Keine passende Antwort gefunden?

Fragen Sie die Community