Diese Arbeit zeigt die historischen Entwicklungen, die zu der Technologie der Kernfusion geführt haben. Es werden physikalische Prinzipien wie der Tunneleffekt und der Massendefekt betrachtet, die eine Kernfusion erst möglich machen. Zudem werden technische Lösungen wie der magnetische Einschluss von Hochenergieplasmen beleuchtet, die es ermöglichen ein Plasma auf mehr als 100 Mio. Kelvin zu erhitzen. Mögliche Brennstoffe wie Wasserstoff oder Helium-3 werden dargestellt und ihre Vor- und Nachteile aufgezeigt.
Es wird gezeigt wie die Synergien dieser Technologien zu Konzepten wie den TOKAMAK und dem Stellarator führten und in welchem Stadium der Entwicklung sie diese Konzepte derzeit befinden. Zusätzlich werden die derzeitigen und zukünftigen nationalen und internationalen Forschungsprojekte wie der JET, der ITER, der DEMO und der Wendelstein 7-X dargelegt und betrachtet.
Diese Arbeit soll sowohl die technischen Potentiale als auch die technischen Hürden, die überwunden werden müssen um das Potential der Kernfusion in Zukunft technisch nutzbar zu machen, aufzeigen.
Inhaltsverzeichnis
- Aufgabenstellung
- Bibliographische Beschreibung
- Selbstständigkeitserklärung
- Abkürzungen und Formelzeichen
- 1. Einleitung
- 2. Grundlagen
- 2.1 Der Massendefekt
- 2.2 Berechnung der Energie E am Beispiel eines Heliumatoms
- 2.3 Der Tunneleffekt
- 2.4 Unkontrollierte Kettenreaktion
- 3. Stellare Fusion
- 4. Die künstliche Kernfusion
- 4.1 Das Plasma
- 4.2 Der magnetische Einschluss
- 4.3 Brennstoffe
- 4.3.1 Wasserstoff
- 4.3.2 Helium-3
- 5. Reaktorkonzepte
- 5.1 Der Tokamak
- 5.2 Der Stellarator
- 6. Forschungsprojekte
- 6.1 JET
- 6.2 ITER
- 6.2.1 Standort
- 6.2.2 Vertragspartner und Finanzierung
- 6.2.3 Daten und Ziele des ITER Projekts
- 6.3 DEMO
- 6.4 Wendelstein 7-X
- 7. Fazit
- Literaturverzeichnis
- Abbildungsverzeichnis
- Tabellenverzeichnis
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Belegarbeit befasst sich mit der Kernfusion als potenzielle Alternative zu fossilen und uranbasierten Energiequellen. Sie analysiert den derzeitigen Stand der Kernfusionstechnologie und beleuchtet die zugrunde liegenden physikalischen Prinzipien. Die Arbeit führt internationale und nationale Fusionsprojekte wie JET, ITER, DEMO und Wendelstein 7-X auf und erläutert die dahinterstehenden Konzepte.
- Die historische Entwicklung der Kernfusionstechnologie
- Physikalische Grundlagen der Kernfusion, darunter der Tunneleffekt und der Massendefekt
- Technische Herausforderungen und Lösungen, insbesondere der magnetische Einschluss von Hochenergieplasmen
- Verschiedene Brennstoffe für die Kernfusion, wie Wasserstoff und Helium-3, und ihre Vor- und Nachteile
- Aktuelle und zukünftige nationale und internationale Fusionsforschungsprojekte.
Zusammenfassung der Kapitel
Die Arbeit beginnt mit einer Einführung in die Kernfusion und ihren möglichen Beitrag zur Energieversorgung. Kapitel 2 behandelt die physikalischen Grundlagen der Kernfusion, einschließlich des Massendefekts und des Tunneleffekts. Kapitel 3 beleuchtet die Kernfusion in Sternen. Kapitel 4 widmet sich der künstlichen Kernfusion und erörtert das Plasma, den magnetischen Einschluss und mögliche Brennstoffe. Kapitel 5 stellt verschiedene Reaktorkonzepte wie den Tokamak und den Stellarator vor. Kapitel 6 präsentiert verschiedene Fusionsforschungsprojekte wie JET, ITER, DEMO und Wendelstein 7-X. Die Arbeit endet mit einem Fazit, das die Potenziale und Herausforderungen der Kernfusionstechnologie beleuchtet.
Schlüsselwörter
Kernfusion, Energieumwandlung, Plasmaphysik, magnetischer Einschluss, Tokamak, Stellarator, JET, ITER, DEMO, Wendelstein 7-X, Wasserstoff, Helium-3, Fusionsforschung, Energieversorgung, Nachhaltigkeit.
- Arbeit zitieren
- Karsten Steffen (Autor:in), 2012, Kernfusion als Alternative zu fossiler und Atomenergie, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/194451
