Im Rahmen meiner Diplomarbeit möchte ich eine neue Form der Energiegewinnung
vorstellen. Im Besonderen gehe ich auf das Forschungsprogramm am IPP in
Garching bei München, dessen wissenschaftliche Struktur als Institut und dessen
internationale Kooperationen ein. Um die wissenschaftliche Struktur des IPP besser
verstehen zu können, werde ich im ersten Teil meiner Arbeit die physikalischtechnischen
Grundlagen von Kernfusion darstellen. Hier wird auf sozio-ökologische
Standpunkte und auf Gesellschaftsanalysen verzichtet.
Die Risiko- und Akzeptanzdebatten auf dem Gebiet der Kernkrafttechnologie werden
dann in den nächsten Kapiteln behandelt. Hier werde ich auch Bezug auf die Anti-
Atomkraftbewegung nehmen und einen Seitenblick auf die Kernforschung in
Österreich wagen. In vielen Bereichen dieser Arbeit wird Österreich aber außer Acht
gelassen, da sich Österreich „nur“ mittels Materialbau an der Fusionsforschung beteiligt
und nicht in die Dimensionen der Wissenschaft wie etwa Deutschland vordringt.
Die meisten Studien in der Technikfolgenabschätzung und der soziologischen Analyse
beziehen sich auf Deutschland, können aber in ihren Grundaussagen durchaus
auf Österreichs Gesellschaft adaptiert werden.
Im dritten und letzten Abschnitt der Studie beschreibe ich die Bearbeitung des
Themas „Kernfusion“ in der (Haupt-)Schulpraxis. In einem Projekt sollte den Schülern
ein Einblick in die Fusion geboten werden, wobei ein Schwerpunkt auf den
Emotionen der Schüler gegenüber Kernenergie lag.
Mein Ziel ist es mit meiner Abhandlung einen Blick in eine mögliche Stromversorgung der Zukunft zu geben und den Lesern eine kritische und objektive Abwägung
von Kernfusion zu ermöglichen, indem ich diese komplexe und weitragende
Materie so einfach als möglich zu erklären versuche. Außerdem möchte ich einen,
wenn auch bescheidenen, methodisch-didaktischen Beitrag zum Thema „Kernfusion“
in der Sekundarstufe I leisten.
[...]
Inhaltsverzeichnis
0 Einleitung
0.1 Begründung des Themas
0.2 Zielsetzung und neue Erkenntnisse
1 Grundlagen kontrollierter Kernfusion
1.1 Die Sonne als Inspirator
1.2 Deuterium und Tritium als Brennstoff für ein Fusionskraftwerk
1.3 Erzeugung und Speicherung von Plasmen
1.3.1 Der magnetische Einschluss
1.3.2 Die Plasmaheizung
1.3.3 Verunreinigungen und Instabilitäten im Plasma
1.3.4 Brennstoffnachfüllung
1.4 Zusammenfassung
2 Das Fusionsforschungsprogramm
2.1 Stellarator und Tokamak
2.2 Das IPP – Forschung für die Energie der Zukunft
2.2.1 Fusionsexperiment Wendelstein
2.2.2 Fusionsexperiment ASDEX
2.3 EURATOM
2.3.1 Das Programm von EURATOM
2.3.2 Fusionsexperiment JET
2.4 Fusionsexperimente im Rahmen der IAEA
2.5 Zusammenfassung
3 Das Fusionskraftwerk der Zukunft
3.1 Aufbau eines Fusionskraftwerks
3.2 Risiken und Vorteile einer Kernfusionsanlage – was sagen die Experten?
3.3 Zusammenfassung
4 Kernenergie und die Gesellschaft
4.1 Umweltbewusstsein und Umweltverhalten des Einzelnen
4.1.1 Becks Risikogesellschaft
4.1.2 Das Umweltbewusstsein der Deutschen und Österreicher
4.1.3 Das Missverhältnis zwischen Umweltbewusstsein und Umweltverhalten
4.2 Die Bedeutung des Staates im Prozess der Modernisierung
4.3 Gesellschaftliche Risiko- und Akzeptanzdebatten über Kernfusion
4.4 Neue soziale Bewegungen
4.4.1 Die Entwicklung von Bürgerinitiativen und Umweltbewegungen
4.4.2 Ansätze für die Bildung von sozialen Bewegungen
4.4.3 Das soziale und ideologische Profil von Umweltbewegungen
4.4.4 Perspektiven von Umweltbewegungen
4.5 Jugend und Umweltschutz
4.6 Österreich und Kernenergie
4.6.1 Österreichs Parteien und Temelin
4.6.2 Österreich und Kernfusion
4.7 Zusammenfassung
5 Kernfusion als Thema im Physik / Chemie-Unterricht
5.1 Begründung des Themas und didaktische Vorüberlegungen
5.2 „Projekt Kernfusion“ im PC-Unterricht der Sekundarstufe I
5.2.1 Verlauf des Projekts
5.2.2 Einstellung der Schüler zur Kernenergie / Kernfusion
6 Schluss und Vorausschau
6.1 Erkenntnisse und Folgen
6.2 Optionen für die Zukunft
6.3 Meine persönliche Meinung zur Kernfusion
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Arbeit untersucht die Kernfusion als eine potenzielle neue Form der Energiegewinnung, analysiert die gesellschaftliche Risikowahrnehmung und Akzeptanz sowie die didaktische Vermittlung des Themas im Physik- und Chemieunterricht der Sekundarstufe I.
- Physikalische und technische Grundlagen der kontrollierten Kernfusion.
- Entwicklung und Stand globaler sowie europäischer (insb. deutscher) Forschungsprogramme.
- Soziologische Analyse der Risiko- und Akzeptanzdebatten bezüglich Kernenergie und Kernfusion.
- Didaktische Konzepte zur Einbettung des Themas Kernfusion in den Schulunterricht.
- Reflexion der Einstellungen von Jugendlichen zur Kernenergie und zur Kernfusion.
Auszug aus dem Buch
1.1 Die Sonne als Inspirator
Bereits 1899 wurde erstmals vermutet, dass die Energie der Sonne auf Kernreaktionen beruhen könnte. Wenn aber die Energieerzeugung der Sonne auf radioaktivem Zerfall beruhe, so müsste sie ausschließlich aus Uran, Thorium oder anderen schweren Elementen bestehen, da Kernspaltung nur bei Kernen schwerer Elemente auftritt. Die Zerfallsprodukte müssten nachweisbar sein.
Wie nun die Sonne ihre Energie wirklich gewinnt, konnte man in den nächsten Jahrzehnten erforschen. Die ersten Theorien stammen vom Schweizer Physiker Fritz Houtermans und dem englischen Astronomen Robert Atkinson aus dem Jahre 1929. Sie schlossen auf heftige thermische Zusammenstöße von Wasserstoff-Kernen. Bei einem von rund 10^20 Zusammenstößen im Inneren der Sonne kommt es zu einer „Kernverschmelzung“, die auch Kernfusion genannt wird. Diese läuft im Inneren aller Sterne ab.
Bei einer Kernfusion werden zwei sehr leichte Kerne miteinander verschmolzen, so dass ein einzelnes Kerntröpfchen entsteht, wobei zahlreiche Promille der Masse energetisiert werden können. Die Fusion setzt jedoch sehr hohe Temperaturen als „Startbedingung“ voraus, damit sich die Ausgangskerne so sehr nähern, dass die abstoßende Coulomb-Kraft überwunden wird. Deshalb wird die Kernfusion auch oft als thermonukleare Reaktion bezeichnet.
Zusammenfassung der Kapitel
0 Einleitung: Diese Einleitung begründet die Relevanz der Kernfusion als Zukunftsenergie vor dem Hintergrund des wachsenden Energiebedarfs und der Problematik konventioneller Energiequellen.
1 Grundlagen kontrollierter Kernfusion: Das Kapitel erläutert die physikalischen Prinzipien der Kernfusion, orientiert an der Energieerzeugung der Sonne, sowie die technischen Anforderungen an Plasmaeinschluss und -heizung.
2 Das Fusionsforschungsprogramm: Es wird ein historischer und technischer Überblick über die Entwicklung der Fusionsforschung, von frühen Ansätzen bis hin zu modernen Großexperimenten und internationalen Kooperationen, gegeben.
3 Das Fusionskraftwerk der Zukunft: Dieses Kapitel skizziert den theoretischen Aufbau eines Fusionskraftwerks und erörtert die potenziellen Risiken und Vorteile im Vergleich zu anderen Energietechnologien.
4 Kernenergie und die Gesellschaft: Eine soziologische Betrachtung der öffentlichen Wahrnehmung, der Akzeptanzproblematik sowie der Rolle von Umweltbewegungen und politischer Steuerung im Kontext der Kernenergie.
5 Kernfusion als Thema im Physik / Chemie-Unterricht: Das Kapitel reflektiert die didaktische Notwendigkeit, das Thema Kernfusion im Schulunterricht zu behandeln, und dokumentiert ein schulisches Projekt inklusive der Auswertung von Schülermeinungen.
6 Schluss und Vorausschau: Eine zusammenfassende Reflexion der Forschungsziele sowie eine Erörterung verschiedener Zukunftsszenarien und der persönlichen Meinung des Autors zur Kernfusion.
Schlüsselwörter
Kernfusion, Kernspaltung, Energieversorgung, Plasma, Stellarator, Tokamak, Euratom, Umweltbewusstsein, Risikogesellschaft, Technikfolgenabschätzung, Nachhaltigkeit, Didaktik, Physikunterricht, Energieverbrauch, Zukunftsoptionen.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in der Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit behandelt die Kernfusion als eine potenzielle neue Form der Energiegewinnung, wobei sowohl die physikalisch-technischen Grundlagen als auch die gesellschaftliche Akzeptanz und die schulische Vermittlung beleuchtet werden.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die zentralen Themen umfassen die physikalischen Prozesse der Kernverschmelzung, den geschichtlichen Verlauf der internationalen Fusionsforschung, soziologische Analysen der Risikokommunikation sowie die didaktische Aufbereitung des Themas für die Sekundarstufe.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das Ziel ist es, dem Leser eine kritische und objektive Abwägung der Kernfusion zu ermöglichen sowie einen methodisch-didaktischen Beitrag für deren Behandlung im Unterricht zu leisten.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Der Autor stützt sich auf eine Analyse physikalischer Literatur, soziologischer Technikfolgenabschätzungen sowie die Dokumentation und Evaluation eines eigenen unterrichtspraktischen Projekts.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Im Hauptteil werden zunächst die Grundlagen der Fusionsforschung und Großexperimente dargestellt, anschließend die gesellschaftlichen Akzeptanzdebatten und schließlich die praktische Anwendung in der Schulpraxis diskutiert.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Kernfusion, Plasma, Risikogesellschaft, Fusionsforschungsprogramm, Umweltbewusstsein, Didaktik und Energieversorgung.
Welche Rolle spielt die Österreich-Thematik im Kontext der Kernenergie?
Der Autor geht spezifisch auf das österreichische Legitimationsdilemma bei der Atomstromdebatte (z.B. Thema Temelin) und die Beteiligung Österreichs an internationalen Fusionsforschungsprogrammen ein.
Warum wird die „Low-Cost-These“ in der Arbeit thematisiert?
Diese These dient dazu, das Missverhältnis zwischen dem vorhandenen Umweltbewusstsein der Menschen und ihrem tatsächlichen Umweltverhalten in verschiedenen Lebensbereichen zu erklären.
- Quote paper
- Michael Schaupp (Author), 2003, Die gesellschaftliche Auseinandersetzung mit Kernfusion - eine neue Form der Energiegewinnung, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/19550
