Stichwort Kernfusion

Kernfusion

K E R N F U S I O N

Damals ....

Studie
über die sozialen Aspekte der gesellschaftlichen Risiko- und
Akzeptanzdebatte auf dem Gebiet der Kernfusionstechnologie

Umwelt - Anti-AKW
Kernfusion als Lösung ???

Heute

Energie durch Kernfusion
Physiker erforschen neue Wege (3sat)


Stichwort

Kernfusion
Die Fusion oder Verschmelzung leichter Atomkerne setzt wie die
Kernspaltung schwerer Atomkerne große Mengen Energie frei.
Sterne, wie z.B. die Sonne, beziehen ihre
Energie aus der K. von Wasserstoff zu Helium. Technisch interessant ist die Verschmelzung von Tritium (überschwerer Wasserstoff) und Deuterium (schwerer Wasserstoff) zu Helium, die im magnetisch eingeschlossenen Plasma bei einer Temperatur von über 100 Mio Grad C zündet. Dabei wird pro Gramm Fusionsbrennstoff die Energie von 12,4 t Kohle frei.
Erste technische Realisierung 1952 als Wasserstoffbombe (
Atomwaffen). Obwohl seit den 60er Jahren an der kontrollierten Nutzung in K.-Kraftwerken gearbeitet wird und z.Z. jährlich weltweit ca. 3 Mrd DM (EG: 1 Mrd/Jahr) ausgegeben werden, ist eine großtechnische Anwendung nicht vor dem Jahr 2050 zu erwarten.
Die anfängliche Euphorie von der unerschöpflichen, sauberen und billigen
Energie aus K. ist heute gedämpft:
Die energiereiche
Neutronenstrahlung macht den Reaktormantel spröde und radioaktiv (Radioaktivität), so daß dieser alle paar Jahre ausgewechselt und als hochradioaktiver Atommüll endgelagert werden muß. Die strahlenden Abfälle werden auf das Doppelte der Atommüllmenge eines Leichtwasserreaktors (Kernkraftwerk) geschätzt. Aufgrund der kürzeren Halbwertszeiten sind sie aber vermutlich einfacher zu entsorgen.
Die größte Gefahr geht im Betrieb von
Tritium aus, das nur mit großem technischen Aufwand zurückgehalten werden kann. Auch im Normalbetrieb werden wesentliche Mengen Tritium aus der Anlage entweichen. Fachleute rechnen mit einer effektiven Dosis (Strahlendosis) am ungünstigsten Ort von über 0,6 mSv (Sievert) pro Jahr für einen 1.000 MW K.-Reaktor. Damit wäre der Reaktor derzeit nicht genehmigungsfähig (Strahlenschutzverordnung) und die Belastung im Normalbetrieb erheblich höher als beim Kernkraftwerk (Strahlenbelastung). Fraglich ist auch, ob im Innern der Anlage die Grenzwerte für beruflich strahlenexponierte Personen eingehalten werden können.
Größter Unfall beim K.-
Kraftwerk ist der Bruch einer Tritiumhauptleitung, der z.B. durch nicht beherrschte Plasma-Instabilitäten, Wandkontakt des Plasmas und anschließende Zerstörung des Reaktorgefäßes verursacht werden kann.
Der Brennstoff ist reichlich vorhanden (Deuterium in Weltmeeren,
Tritium kann aus Lithium gewonnen werden), Engpässe können bei Kupfer (Magnetspulen), Chrom und Molybdän (Stahlveredler) auftreten, die für den Bau von Anlagen zur K. in großen Mengen benötigt werden.
K.-Kraftwerke werden mit Leistungen von 3.000-4.000 MW zu großen Abwärmeproblemen (
Abwärme ) und zu einer weiteren Zentralisierung der Stromversorgung führen. Die Komplexität der Anlagen macht sie stör- und sabotageanfällig und gefährdet die Versorgungssicherheit.
Aus wirtschaftlichen Gründen wird auch an sog. Hybridreaktoren gedacht, in denen neben der K. mit Hilfe schneller Neutronen
Plutonium erbrütet wird (Schneller Brüter). Solche Anlagen stellen aufgrund des Plutoniuminventars und des anfallenden Atommülls ein besonders großes Gefahrenpotential dar.
Zu den im Fusionsreaktor vorhandenen, chemisch-toxikologischen Stoffen gehören Lithium, welches als Brut- und
Kühlmittel verwendet wird und Beryllium, das in einigen Entwürfen als Neutronenmultiplikator vorgesehen ist. Im Falle eines Störfalls können die Stoffe freigesetzt werden. Unklar ist, inwiefern von den extrem starken Magnetfeldern Gefahren für das Personal ausgehen (Elektrosmog).
Ein neues, eventuell vielversprechendes Konzept zur K. stellt der
Maglich-Reaktor dar.
Aktueller Stand:
Im englischen Experimental-Fusionsreaktor JET gelang es 1991 nach 30jähriger Forschung erstmals, eine kontrollierte K. aus 1,2 g Deuterium und 0,2 g
Tritium in die Wege zu leiten, bei der 2 Sekunden lang bei 200 Mio Grad C eine Leistung von 2 MW freigesetzt wurde. Der nächste Experimentalreaktor der EG ist der ITER, dessen Baubeginn unter Beteiligung der USA, GUS und Japan für 1997 geplant ist. Das auf 20 Jahre ausgelegte Projekt wird mit mindestens 16 Mrd DM veranschlagt. Bei der Standortwahl haben deutsche Standorte (Greifswald oder Garching bei München) gute Chancen. Im Jahre 2020 soll dann der erste Demonstrationsreaktor gebaut werden.
Kritiker führen an, daß hier Mrd DM in eine Technologie investiert werden, von der nicht abzusehen ist, ob sie jemals kommerziell
Strom bei geringen Umweltbelastungen produzieren kann, wohingegen regenerativen Energiequellen, von denen wir wissen, daß sie funktionieren, gerade diese Mrd DM zur Markteinführung fehlen.
Stichwortstand: 1993
Stand: 20. Juni 2001, © KATALYSE e.V


Damals ....

HHU Düsseldorf Forschungsgruppe

J.W.Schultze, U.König, A.Hochfeld, C.van Calker, W.Kies
Elektrochemisch induzierte Kernfusion im Festkörper?
Nachr. Chem. Tech. Lab. 37 (29), Seiten 707-719, 1989
(c) VCH Verlagsgesellschaft mbH, D-6940 Weinheim, 1989

Zusammenfassung der experimentellen Ergebnisse 1989

Trotz weltweiter Suche nach kalten Fusionsreaktionen im Festkörper liegen bislang nur widersprüchliche Ergebnisse vor: einige Bestätigungen, einige Dementis, viele Fehlanzeigen. die Ergebnisse sind oft nicht abschließend: Bei den Bestätigungen fehlt oft die Eindeutigkeit und Sicherheit, andererseits können die Fehlanzeigen durch die geringe Versuchserfahrung, mangelnde Oberflächenvorbehandlung, dominate Inhibition etc. beeinträchtigt sein. Auffällig ist aber, daß die meisten großen, gut eingerichteten Labors (einschließlich der bundesrepublikanischen) sich deutlich zurückhalten, weil offensichtlich kein Nachweis gelungen ist.
Bei den kalorimetrischen Messungen liegen die positiven Ergebnisse noch innerhalb des Bereiches, der durch die instationären Anteile (Absorptionswärme des Wasserstoffs, unregelmäßig frei werdende Rekombinationswärme) gedeutet werden kann. Es mag Zufall sein, daß auch die radiochemischen Nachweise X bisher alle im Bereich des Untergrunds Xo bzw. des Nulleffektes liegen und daher ebenfalls mit großen Unsicherheiten belastet sind. Am zuverlässigsten scheint die Meßanordnung von Jones und damit der gemessene Neutronenfluß bis zu 0,04 ns^-1. Seeliger et al. geben 0,1 ns^-1 an. Bei allen anderen Experimenten, die in der Presse zitiert wurden, muß man eine genaue Schilderung der experimentellen Anordnung abwarten, ehe man eine Interpretation darauf aufbauen kann. Auch bei den Frascati-Experimenten, die im System Festkörper/D2 durchgeführt wurden, sind noch Fragen nach dem tatsächlichen D-Gehalt im Festkörper offen. (Hier werden keine stationären Raten gemessen, sondern einzelne Neutronenbursts.)

Schlußbetrachtungen

Die Idee der kalten Fusion hat ohne Zweifel die Phantasie der Naturwissenschaftler erfreulich angeregt. Die Neugier der Forscher hat nicht nur zu interessanten Diskussionen geführt. Allerdings scheint es bei der Jagd nach dem Erfolg manchen schwer zufallen, sich der Verantwortung des Wissenschaftlers gegenüber der informationsbedürftigen Öffentlichkeit bewußt zu bleiben. Gerade in Fragen der Kernenergie sollten der Öffentlichkeit nur sichere Daten geliefert werden. Unverantworlich wäre es, wenn Wissenschaftler und ganze Universitäten im Wunsch nach finanzieller Absicherung das Vertrauen in die Zuverlässigkeit der Forschung aufs Spiel setzen.


Studie

Studie über die sozialen Aspekte der gesellschaftlichen Risiko- und Akzeptanzdebatte auf dem Gebiet der Kernfusionstechnologie

In der vorliegenden Studie wurde versucht, auf interdisziplinärem Wege ein Bild der aktuellen Risiko- und Akzeptanzdebatte im Bereich der Kernfusion zu vermitteln und zu untersuchen, inwieweit es Bedingungen und Anzeichen für gesellschaftliche Konflikte (wie im Umfeld von anderen Großtechnologien) gibt.


Heute

Kernfusion

Grenzenlose Energie aus Wasser

Prof. Dr. Dieter H. H. Hoffmann - Institut für Kernphysik

TU Darmstadt, Schlossgartenstr. 9, D-64289 Darmstadt
Tel: +49-6151-162480, Fax: +49-6151-164321
EMail: hoffmann@ikp.physik.tu-darmstadt.de

Die Sonne, die uns seit einigen Milliarden Jahren gleichmässig und problemlos mit Energie versorgt, macht das Leben auf unserem Planeten erst möglich. Sie ist für uns daher geradezu das Symbol einer sicheren und im Einklang mit der Natur stehenden Energiequelle. Die Grundlage aus der unsere Sonne und alle Sterne, die wir am nächtlichen Himmel sehen, ihre Energie beziehen sind Reaktionen, bei denen Wasserstoff zu Helium "verbrannt" wird. Bindungskräfte zwischen den Bausteinen der Atomkerne werden dabei freigesetzt. Seit langem ist es Ziel intensiver Grundlagenforschung, die Details der Wechselwirkungskräfte zu entschlüsseln und und die darin enthaltenen Energien zu kontrollieren und für die Energieerzeugung in Kraftwerken nutzbar zu machen. Dies ist ein weiter Weg, aber die physikalische Forschung hat die ersten Schritte auf diesem Weg bereits getan. Das grundlegende Problem ist es, den Brennstoff auf hohe Temperaturen von über 10000000 Kelvin aufzuheizen und genügend lange zusammenzuhalten. Die Sonne löst dieses Problem durch die gewaltigen Gravitationskräfte aufgrund ihrer riesigen Masse. Der erste Ansatz dieses Problem auf der Erde zu lösen bestand darin, den Fusionsbrennstoff durch grosse Magnetfelder zusammenzuhalten. Ein neuer Ansatz besteht darin, die den Gravitationskräften verwandten Trägheitskräfte auszunutzen. Dies gelingt natürlich nur für sehr kurze Zeiten, die aber ausreichend sind, einen grossen Teil des Brennstoffs während der Einschlusszeit umzusetzen. Intensive Laserstrahlen und Schwerionenstrahlen erscheinen heute als ausssichtsreiche Kandidaten dieses Konzept zunächst im Labormassstab später in einem Kraftwerkskonzept umzusetzen

Die Kernfusion in Theorie und Praxis

Referat: Versuch einer Technikfolgenabschätzung zur Kernfusion

Der Griff nach den Sternen
Wissenschaftsmagazin "Forschen in Jülich"
zum Thema Kernfusion erschienen

Programm Kernfusion

Meilenstein für die Kernfusion
Weltrekord für Strom in Supraleitermagneten