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Green-Economy.de - Lexikon - Kernfusion
Green-Economy.de Umweltlexikon
Kernfusion
Als Kernfusion wird jener Vorgang bezeichnet, bei dem ein neuer, schwererer Atomkern aus der Vereinigung zweier leichterer Atomkerne entsteht. Dabei wird zwischen exothermen und endothermen Reaktionen unterschieden, also zwischen Reaktionen, die Energie abgeben oder Energie verbrauchen.

In den Sternen läuft dieser Energieprozess permanent ab. Unsere Sonne etwa sendet laufend riesige Mengen an Energie in den Weltraum und somit auch auf die Erde. Im konkreten Fall unserer Sonne wird dabei Wasserstoff zu schwereren Elementen wie Helium fusioniert. Gelingt es, diese Fusionsvorgänge auf der Erde nachzuahmen, so wäre die Energieversorgung auf der Erde für Generationen gesichert. Äußerst positiv dabei ist, das die benötigten Brennstoffe, wie etwa Deuterium, gleichmäßig auf der Erde zu finden und zudem äußerst kostengünstig sind. Deuterium findet man im Meerwasser. Es ist dort in beinahe unbegrenzten Mengen vorhanden. Zusätzlich würde ein Fusionskraftwerk sehr günstige Umwelteigenschaften und Sicherheitseigenschaften aufweisen. So würde es nicht, wie bei konventionellen Kernkraftwerken, zur Entstehung von radioaktiven Abfällen kommen.

Bei der Kernfusion selbst wird Energie in Form von kinetischer Energie freigesetzt. Hinzu kommen Reaktionsprodukte wie Neutronen und elektromagnetische Strahlung. Es entsteht eine Massendifferenz, die als Massendefekt bezeichnet wird. Dies bedeutet, dass die Masse des Atomkerns kleiner ist als die gesamte Masse seiner Bausteine. Diese Massendifferenz ermöglicht die Energieabgabe und somit die Gewinnung von gigantischen Energiemengen. Zur Aufrechterhaltung einer Kernfusion ist es notwendig, dass eine ausreichend große Anzahl an Fusionsstößen stattfindet, was aber nur unter ganz bestimmten Umständen der Fall ist. Entscheidend hierfür sind die entsprechende Dichte, die Temperatur und die Energieeinschlusszeit.

Als Energieeinschlusszeit wird jener Zeitraum verstanden, im welchem der Wärmeinhalt des Plasmas nach außen abtransportiert wird. Bei der Kernfusion ist es wichtig, die Parameter Dichte, Temperatur und Energieeinschlusszeit so hoch wie möglich zu machen und auf die Reinheit des Plasmas zu achten. Als Einschlussverfahren kommen bei der Kernfusion der Trägheitseinschluss und der magnetische Einschluss in Frage. In der Praxis verwendet man zumeist den magnetischen Einschluss und versucht, Plasmateilchen mit mäßiger Dichte für einen längeren Zeitraum am Verlassen des Reaktionsvolumens zu hindern. Um die Brennstoffzufuhr aufrecht erhalten zu können, gibt es mehrere Verfahren. Als wirtschaftlichstes Verfahren scheint sich dabei die Zuführung von makroskopischen Brennstoff-Pellets abzuzeichnen. Mit dieser Methode scheint es möglich zu sein, genügend Brennstoff in die Reaktionszone schaffen zu können, ohne dafür eine zu große Energiemenge zu benötigen. Die bei der Kernfusion abgegebene Energiemenge muss anschließend in elektrischen Strom umgewandelt werden.

Diese Aufgabe übernimmt das Blanket, das einerseits die Energie auskoppelt und andererseits die Fusion mit Tritium versorgt. Bis zur kommerziellen Energiegewinnung mittels Kernfusion werden vermutlich noch 50 Jahre vergehen. Dann jedoch könnte Energie produziert werden, ohne dass dabei Treibhausgase entstehen oder die Gefahr eines Supergaus besteht. Schätzungen zufolge könnte dann der lebenslange Energiebedarf einer Person mit lediglich 10 Gramm Deuterium und mit 15 Gramm Tritium gedeckt werden.
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