Wäre eine Kernfusion mit Helium 4 möglich?
Wäre eine Kernfusion mit Helium 4 (nicht 3) Theoretisch möglich? Und wäre es lohnenswert wenn man es zur Energieproduktion verwenden würde?
3 Antworten
Bei der Fusion von 2 He-4 entsteht Be-8, das mit einer Halbwertszeit von 6,722 · 10−17 Sekunden wieder in 2 He-4 zerfällt.
Damit die Fusion funktioniert, muss praktisch zeitgleich ein dritter He-4-Kern dazustoßen, was dann zu C-12 führt. Später dann weiter zu O-16 und Ne-20.
Die geringe Wahrscheinlicheit und auch die stärkere Abstoßung sind die Gründe, warum kleine Sterne mit der He-4-Fusion gar nicht anfangen, sie sind schlicht zu kalt. Auch bei der primordialen Nukleosynthese enstanden nur Spuren von Li und Be.
Die längere "Geduld", die Sterne haben, muss in der Technik durch höhere Temperaturen ausgeglichen werden. Die ist schon bei "herkömmlichen" Fusionsreaktoren sehr deutlich höher als im Kern der Sonne. Für Heliumfusion kann ich das nicht abschätzen.
Außerdem wird bei der Fusion immer schwererer Kern immer weniger Energie frei. Der wirklich große Batzen ist die Fusion H->He.
Mit dem heutigen(!) Heliumpreis von ca 0,10 € / Liter...
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...wären die reinen Brennstoffkosten bei ca 0,34 Cent / kWh (thermisch), also ca. 1 Cent / kWh (elektrisch). Klingt günstig. Aber die Kosten des Verfahrens selbst wären wegen des sehr geringen Umsatzes bei dieser Kernreaktion erheblich größer als bei dem heute verfolgten Ansatz mit Deuterium und Tritium – und schon da ist der Aufwand, wie ich finde, prohibitiv.
Natürlich ist das möglich. Wenn in Sternen der Wasserstoff weitgehend zu Helium fusioniert ist, verlagert sich die Fusion auf immer schwerere Kerne. Um jedoch Heliumkerne weiter zu verschmelzen. sind höhere Temperaturen und Drücke nötig, als bei der Verschmelzung von Wasserstoff zu Helium und der Energieertrag ist geringer, sodass sich der Aufwand (wenn überhaupt realisierbar) kaum lohnen wird.