Thermonukleare Reaktionen in einem Fusionsreaktor

Berechnungen haben ergeben, dass Deuterium-Tritium-Fusionsreaktion am günstigsten ist; sie erfordert die geringste Ausgangsenergie der Stoßpartner. Bei ihrer Fusion entstehen schnelle Neutronen, die das Magnetfeld verlassen können und so die Energie nach außen transportieren können. Einer der Fusionspartner, Deuterium, kann aus dem Meerwasser gewonnen werden. Tritium ist jedoch wegen seiner kurzen Halbwertszeit (12,3 Jahre) nicht in der Natur erhältlich und muss im Reaktor aus Lithium erbrütet werden.

Die Reaktion für die Kernfusion in einem Reaktor sieht dann folgendermaßen aus:
Reaktionsgleichung der Fusion
Bedingungen für die Fusion in einem Reaktor

Es ist nicht möglich einen Teilchenbeschleuniger als Fusionsapparat einzusetzen, denn nur jede hundertste Teilchenkollision würde zu einem Fusionsprozess führen. Der Rest wären dann rein coulombsche Stöße. Da die thermonuklearen Fusionsprozesse im Plasma theoretisch wirtschaftlich möglich sind, wird versucht das Plasma so einzuschließen und aufzuheizen, dass es zu einer Kernfusion kommt.Die Bedingungen für die wirtschaftliche Fusion sind:
- die Energieeinschlußzeit muss ausreichend hoch sein 1-2 s.(vgl. magn. Einschluß)
- genügend hohe Temperatur des Plasmas: 100-200 Millionen Grad (10-20 keV) (vgl. Heizverfahren)
- ausreichend hohe Dichte des Plasmas: 2*10^14 Teilchen/ccm (vgl. Divertor)
Diese Größen werden auch als Produkt zum Zündkriterium zusammengefaßt. Das Zündkriterium fordert also, dass das Fusionsprodukt aus diesen drei Schlüsselgrößen 6*10^16 [ s Mio. Grad/ccm]sein muss.Zur Zeit hat noch kein einziger Versuchsreaktor dieses Kriterium erfüllt wie in der unteren Abbildung zu sehen ist.

Fortschritte der letzten Jahre
Die Abbildung zeigt, wie nahe die weltweite Fusionsforschung inzwischen an der Zündung ist.


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    ©Werner von Siemens Gymnasium