Die gute alte Kernfusionsdebatte


Atomkerne und Elementarteilchen gehören zwar auch zur Quantenwelt, aber weil bei ihnen die starken und schwachen Kernkräfte so eine überragende Rolle spielen, verdienen die Teilchen ihr eigenes Forum

Gluon

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Beitrag Mi 15. Jun 2011, 00:05

Die gute alte Kernfusionsdebatte

Dieses Thema, natürlich wieder hochaktuell im Rahmen des Atomausstiegs (Kernspaltungsenergie-ausstiegs ;) )
ruft in gleich natürlicher Weise wieder massiv Leute auf den Plan, die ebenso den Ausstieg aus jeglicher Fusionsforschung fordern.

Da ich jedoch selbst überzeugt bin, dass die Fusion als Zukunftsoption keinesfalls aufgegeben werden sollte, egal wie lange die Entwicklung Betriebsfähiger Reaktoren dauert, würde gerne wissen, ob jemand bereits direkt abgefallenen NUTZEN (Was hat <beliebiges Teilgebiet der Physik> denn jemals für uns getan?!) aus diesem Forschungsgebiet kennt.

Denn ebenso wie die Weltraumforschung der Nasa viele verrückte Materialien hervorgebracht hat, wird sicherlich auch die Fusionsforschung bisher irgendwas "abgeworfen" haben.. mich interessiert eben was...

Grüße

Anti-Myon

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Beitrag Mo 4. Jul 2011, 17:16

Re: Die gute alte Kernfusionsdebatte

Wenn man das ganze Allgemeiner sieht und man das Kind "Plasma-Physik" nennt, so ergeben sich eine ganze Reihe von Anwendungen von Hallogenlampen ueber Gas-Laser bis hin zu Beschichtungsverfahren in der Industrie (z.B.: Sputtern) die extrem wichtig fuer beispielsweise die Festplattenproduktion sind und viele Werkzeuge sind heutzutage mit DLC (Diamond-Like-Carbon) beschichtet, ebenso ein Plasma-Verharen.

Um etwas konkreter Richtung Fusionsforschung zu gehen: Das Verstaendniss unserer Sonne kann elementar fuer das lagfristige bestehen unserer Spezies sein und die Fusionsforschung bietet einen experimentellen Zugang zu den Prozessen, die in der Sonne stattfinden und dass die Sonne das Klima auf der Erde beeinflusst ist vermutlich jedem klar.

Man sollte immer im Auge behalten, dass es bei der Fusionsforschung primaer um die Anwendung (Ziel: Kraftwerk) geht und wenn es aussichtslos waere, die Fusionsforschung keine Existenzberechtigung haette, selbst wenn manche Sachen in anderen Bereichen nuetzlich sind...

Wo wir gerade dabei sind... schieben wir den schwarzen Peter mal weiter zur Teilchen-Physik mit dem nicht ganz billigen CERN-Project:

Was hat <beliebiges Teilgebiet der Physik> denn jemals für uns getan?!
Viele Gruesse
$\vec b^{ \underline{ \tilde l \underline a}} b\!\!\!/ ^{\hat l \underline{\breve u} \overline{ \dot b \vec{ \ddot b b^\prime}}}$

wjl

Anti-Myon

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Beitrag Fr 10. Feb 2012, 13:46

Re: Die gute alte Kernfusionsdebatte

Der Versuch kann auch aus einem anderen Blickwinkel gesehen werden aber bedingt dann neue Investitionen im Millionen bis Milliardenbereich.
Wir wollen Emmissionen der neuen Sonne und generieren nicht die Sonne sondern den Energiefluss von dem Ort weg.
Muss dann das Universum reagieren um den Energiebedarf der Anlage zu decken - bekommen wir dann ein Gravizentrum das Raum in Energie wandelt?
Du wirst meinen "Verrückt" und für "Unwahrscheinliches" Geld ausgeben in Milliardenhöhe!?
Aber ist es jetzt Anders?

wjl

Anti-Myon

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Beitrag Do 16. Feb 2012, 09:31

Re: Die gute alte Kernfusionsdebatte

Der Fusionsreaktor in Garching bei München verbraucht mehr Energie als er liefert, weil die Abschirmung nicht ideal ist.
Zu viel von der Reaktionsenergie geht verloren, sodass sich der Vorgang nicht selbst in Gang hält oder Energiegewinn liefert.

Anti-Myon

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Beitrag Do 16. Feb 2012, 13:19

Re: Die gute alte Kernfusionsdebatte

wjl hat geschrieben:Der Fusionsreaktor in Garching bei München verbraucht mehr Energie als er liefert, weil die Abschirmung nicht ideal ist.
Zu viel von der Reaktionsenergie geht verloren, sodass sich der Vorgang nicht selbst in Gang hält oder Energiegewinn liefert.

Das ist nichts neues und völlig normal. Man muss das Verhalten des Plasmas gut studieren um es letztendlich irgendwann kontrollieren zu können. Forschung kostet nun mal Energie und Geld, bevor sie Energie und Geld bringen kann.
Viele Gruesse
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wjl

Anti-Myon

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Beitrag Fr 24. Feb 2012, 11:53

Re: Die gute alte Kernfusionsdebatte

vielleicht ist der Reaktor in der Atmosshäre schon zu viel, wenn die Atmosshäre energie aufnimmt.
Die sonne ist auch im vakuum.

Anti-Neutrino

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Beitrag Sa 25. Jan 2014, 09:59

Re: Die gute alte Kernfusionsdebatte

Hallo Forenmitglieder,

ich bin neu hier und möchte einige Fragen mit euch diskutieren.
Wenn wir die Kernfusion auf der Erde nutzen wollen, sollten wir zuserst die Vorgänge in der Sonne analysieren.
Ich arbeite an den Grundlagen eines neuen Fusionsreaktors.

Läuft der Fusionsprozess gleichmäßig ab?
Oder läuft der Prozess zyklisch in einer Welle aus Plasmaexpansion und Plasmakompression ab?

Nach meinem Verständnis sollte das Plasma nach der Fusion durch den Strahlungsdruck expandieren.
Dadurch nimmt die Plasmadichte ab und die Fusion kommt zum erliegen.
Bei der Plasmakompression wirkt dann wieder die Schwehrkraft und die notwendige zündfähige Plasmadichte wird erreicht.
Der Prozess beginnt von neuem.

Gruß,
Jens
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langlebiges Kaon

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Beitrag Sa 25. Jan 2014, 10:09

Re: Die gute alte Kernfusionsdebatte

Die physikalischen Verhältnisse in der Sonne und in Fusionsreaktoren sind kaum vergleichbar. Menge an Material, Druck, Temperatur, Notwendigkeit der Einschließung und Stabilisierung, ... sind völlig verschieden.
Er muss sozusagen die Leiter wegwerfen, nachdem er auf ihr hinaufgestiegen ist.
Ludwig Wittgenstein

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Beitrag Sa 25. Jan 2014, 10:35

Re: Die gute alte Kernfusionsdebatte

Hallo TomS,

ja, die Dimensionen sind andere.
Aber kann die Kernfusion mit einer einmaligen Plasmaexpansion im ITER funktionieren bzw. weiterlaufen?
Siehe Problem zündfähige Plasmadichte.

Gruß,
Jens
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langlebiges Kaon

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Beitrag Sa 25. Jan 2014, 12:33

Re: Die gute alte Kernfusionsdebatte

Jens hat geschrieben:Aber kann die Kernfusion ... im ITER funktionieren bzw. weiterlaufen?

ITER ist so ausgelegt, dass genau das funktionieren soll, d.h. das Ziel von ITER Ist es, dies zu demonstrieren.

Jens hat geschrieben:einmalige Plasmaexpansion

Was ist eine Plasmaexpansion?
Zunächst wird durch verschiedene Heizmechanismen Plasma erzeugt und eingeschlossen. In einem bestimmten Regime (Plasmagemisch, Temperatur, Druck) findet Fusion statt, die einerseits das Plasma selbst heizt, deren Energie andererseits aber auch abgeführt wird. ITER (und auch spätere Tokamak-Reaktoren) werden sicher nicht kontinuierlich betrieben werden können, d.h. es wird immer wieder eine neue Zündung stattfinden. Dabei muss jedoch im MIttel ein Netto-Energieüberschuss "gewonnene Energie minus zugeführte Energie" erzielt werden können.

Jens hat geschrieben:Problem zündfähige Plasmadichte

Verstehe ich nicht. Diese ist bekannt und wurde bereits in anderen Reaktoren erreicht
Er muss sozusagen die Leiter wegwerfen, nachdem er auf ihr hinaufgestiegen ist.
Ludwig Wittgenstein

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Beitrag So 2. Feb 2014, 09:49

Re: Die gute alte Kernfusionsdebatte

Hallo TomS,

unter einer Plasmaausdehnung bzw. Plasmaexpansion verstehe ich den Zustand und Zeitraum, wo die Kernfusion stattfindet und der Strahlungsdruck
auf das Plasma einwirkt. Wenn der Strahlungsdruck ansteigt steigt der Plasmadruck und das Plasmavolumen.

Aber offensichtlich wird die Plasmadichte nach einer Plasmaexpansion nicht wieder erreicht.
Das Plasma wird demzufolge ducrh die Plasmaeindämmung bzw. Magnetfeld gedrückt und an der Reaktorwand abgekühlt.
Wurde die Plasmadichte, Druck und Volumen vor und nach einer Kernfusion im Reaktor schon mal gemessen?
Kann man sich mal die Messprotokolle anschauen?

Gruß,
Jens
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langlebiges Kaon

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Beitrag So 2. Feb 2014, 10:33

Re: Die gute alte Kernfusionsdebatte

Das Ziel ist es, keine derartige Expansion zu haben, sondern einen möglichst stationären Zustand zu erreichen, in dem ein Plasmaeinschluss möglichst lange aufrechterhalten wird. Dabei sind sowohl Helium- und Wärmeabfuhr als auch Heizung etc. berücksichtigt.

Natürlich kennt man Druck, Temperatur etc.

Früher war eine der ersten und besten Adressen für entsprechende Daten das Max-Planck-Institut in Garching. Ich denke, auf der Seite findest du die wichtigsten Daten. Wikipedia zu "Tokamak" sowie die entsprechenden Links helfen sicher auch weiter.
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Ludwig Wittgenstein

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Beitrag So 9. Feb 2014, 11:49

Re: Die gute alte Kernfusionsdebatte

Hallo TomS,

vielen Dank für den Beitrag.
Nach meinem physikalischen Verständnis ist ein stabiler und funktionierender Plasmaeinschluss mit einer Kernfusion nicht möglich.
Es kann entweder nur die zündfähige Plasmadichte oder ein expandiertes Plasma geben.
Das ist wie beim Auto fahren. Wir geben Gas oder treten die Bremse.
Beides gleichzeitig geht nicht.

Ich besorge mir die Protokolle.
Kennst du entsprechende Experten in Garching?

Gruß,
Jens
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langlebiges Kaon

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Beitrag So 9. Feb 2014, 12:40

Re: Die gute alte Kernfusionsdebatte

Jens hat geschrieben:Hallo Nach meinem physikalischen Verständnis ist ein stabiler und funktionierender Plasmaeinschluss mit einer Kernfusion nicht möglich.
Es kann entweder nur die zündfähige Plasmadichte oder ein expandiertes Plasma geben.

Bitte lies dir mal ein paar Artikel zu den beiden Fusionsreaktortypen Tokamak und Stellerator durch. Bei ersterem kann man durchaus von einem "gepulsten Betrieb" ausgehen, wobei die Dauer eines Pulses der den Betrieb ermöglicht maximiert werden soll; bei letzterem ist der kontinuierliche Betrieb prinzipbedingt leichter zu erreichen. Jedenfalls ist der Dauerbetrieb das erklärte Ziel; jede Unterbrechung des Einschlusses und der Fusion, jede Neuzündung etc. ist störend.

Jens hat geschrieben:Kennst du entsprechende Experten in Garching?

Leider nicht mehr, das ist schon zu lange her.
Er muss sozusagen die Leiter wegwerfen, nachdem er auf ihr hinaufgestiegen ist.
Ludwig Wittgenstein

Anti-Neutrino

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Beitrag So 16. Feb 2014, 11:28

Re: Die gute alte Kernfusionsdebatte

Hallo TomS,

ich habe die beiden Reaktortypen analysiert und festgestellt, das sie für die Kernfusion ungeeignet sind.
Aus meiner Problemanalyse habe ich ein völlig neues Reaktorkonzept entwickelt.

Die Anforderungen an einen Fusionsreaktor sollten sein.
Er soll für die Betreiber bezahlbar und rentabel sein.
Er soll möglichst klein und kompakt sein.
Er soll ab 90 MW thermische Leistung und mit KWK für Stadtwerke rentabel sein.

Gruß,
Jens
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