Es handelt sich hierbei um eine vorwissenschaftliche Arbeit. Es werden die Grundzüge der Kernfusion beschrieben, so wie die Vor- und Nachteile anderer Energiequellen. Außerdem wird ein Vergleich zwischen Kernspaltung und Kernfusion gemacht. Es wird außerdem noch genau auf die verschiedenen Arten der Reaktortypen eingegangen.
Energieversorgung wird immer wieder von Zeitungen und in EU-Diskussionen aufgegriffen.
Sie ist ein aktuelles Thema und wird immer wieder mit der „unendlichen“ Energie der Kernfusion in Zusammenhang gebracht. Die Kernfrage dieser Arbeit ist, ob Kernfusion einmal die Energieversorgung der Zukunft sichern kann.
Die wichtigste Schlussfolgerung ist, dass Kernfusion sicherlich einen großen Teil der Energie auf lange Sicht erzeugen könnte. Allerdings wird dies erst möglich sein wenn die aktuellen Energiequellen bereits zu Ende sind und die Menschheit daher stark über die Art und Weise ihres Energiekonsums nachdenken sollte. Die gesamte Arbeit ist eine literarische Arbeit, da Experimente aufgrund dieser Themenstellung nicht möglich sind. Die zum Verfassen der Arbeit notwendigen Daten werden ausschließlich Büchern und diversen Internetquellen entnommen.
Inhaltsverzeichnis
1.Einleitung
2. Allgemein
2.1 Warum ein Umdenken notwendig wird
2.1.1 Aktuelle Energieversorgung in der EU
2.1.2 Aktuelle Energieversorgung in Österreich
2.2 Ein Überblick über die aktuellen Energiequellen
2.2.1 Kohle
2.2.2 Erdöl
2.2.3 Erdgas
2.2.4 Solarenergie
2.2.5 Wasserkraft
2.2.6 Windenergie
2.2.7 Atomspaltung
2.2.8 Zusammenfassung
3. Kernfusion
3.1 Vorgänge bei der Kernfusion
3.2 Brennstoffe der Kernfusion
3.3 Gewinnung der Brennstoffe
3.3.1 Deuterium:
3.3.2 Tritium:
3.4 Kernfusion im Reaktor
3.4.1 Funktionsweise von Reaktoren mit magnetischem Einfluss
3.4.2 Mögliche Fehlerquellen
3.4.3 Reaktoren mit Trägheitseinschluss
3.5 Kernkraft in/aus Österreich
4. ITER
4.1 Generelles über ITER
4.2 Sinnhaftigkeit
5. Wendelstein 7-X
6. Entwicklung der Kernfusion
6.1 Erste Versuche mit Kernfusion zu arbeiten
6.2 Derzeitige Problematik der Kernfusion
6.3 Euratom
6.4 Euratom und Österreich
7 Kernspaltung vs. Kernfusion
7.1 Radioaktivität im Zusammenhang mit Kernenergie
7.2Vorteile der Kernspaltung
7.3 Nachteile der Kernspaltung
7.4 Vorteile der Kernfusion
7.5 Nachteile der Kernfusion
7.6 Kosten und Effektivität der Kernspaltung
7.7 Kosten von ITER/Kernfusion
8. Zukunftsaussichten
8.1 Hat Kernfusion eine Zukunft
8.2 Ab wann wird sich ITER rentieren?
8.3 Mögliche andere Energiequellen
9. Fazit
Zielsetzung und Themen
Die Arbeit untersucht die globale Energieversorgungsproblematik und analysiert kritisch, ob die Kernfusion eine tragfähige Lösung für den stetig wachsenden Energiebedarf der Menschheit darstellen kann.
- Analyse der aktuellen Energieversorgung in der EU und Österreich.
- Untersuchung von Funktionsweise und Herausforderungen der Kernfusion.
- Gegenüberstellung von Kernspaltung und Kernfusion hinsichtlich Effizienz und Risiken.
- Betrachtung internationaler Forschungsprojekte wie ITER und Wendelstein 7-X.
- Diskussion der wirtschaftlichen Sinnhaftigkeit und Zukunftsaussichten der Kernfusion.
Auszug aus dem Buch
3.4.1 Funktionsweise von Reaktoren mit magnetischem Einfluss
Die wichtigsten Kriterien, welche ein solcher Reaktor erfüllen muss sind: ein entsprechend hoher Druck, hohe Temperatur (ca. 100 Millionen Kelvin) und eine effiziente Einschlusszeit (das ist die Zeit, in der der Plasma-Zustand konstant aufrecht erhalten werden muss). Diese Kriterien werden auch Lawsonkriterien genannt. Sind diese Kriterien erfüllt, soll ein selbstbrennendes Plasma erzeuget werden. Dieses Plasma ist notwendig, da sich Elektronen und Atomkerne nur in diesem „vierten“ Plasmaaggregatzustand unabhängig voneinander bewegen und zusammenstoßen können. Um den Plasmastrom kontrollieren zu können, werden Magnetspulen verwendet. Durch das Magnetfeld wird der Plasmastrom im Inneren des Reaktors gehalten und stößt nicht an die Außenwand. Diese spielt eine sehr wichtige Rolle. Diese muss einerseits die gefährliche Strahlung absorbieren und gleichzeitig die Anlage kühlen. Allerdings gibt es hierbei noch immer keinen Plasmastrahl, der das nötige, homogene Magnetfeld errichtet um eine Fusion zu starten. Um ein solches Plasmafeld zu erzeugen, gibt es zwei verschieden Methoden: Die erste Methode ist das sogenannte Tokamak-Konzept. Bei diesem Konzept wird der „Pinch-Effekt“ genützt. Laut diesem zieht sich der Plasmastrom zusammen, sobald man durch ihn starken Strom durchleitet. Während eines solchen Stromdurchlaufs entsteht die so genannte „Ohmsche Wärme“. Das ist auf die beiden Tatsachen zurückzuführen, dass das Plasma einen Widerstand bildet. Sobald der Strom auf einen Widerstand trifft, entsteht Wärme. Ebenso entsteht α –Strahlung, wodurch sich die Temperatur erhöht wird.
Zusammenfassung der Kapitel
1.Einleitung: Einführung in die Energieproblematik und Formulierung der Forschungsfrage hinsichtlich der Zukunftsfähigkeit der Kernfusion.
2. Allgemein: Analyse der aktuellen globalen und österreichischen Energieversorgung sowie der Vor- und Nachteile gängiger Energieträger.
3. Kernfusion: Erläuterung der physikalischen Grundlagen, notwendiger Brennstoffe und der verschiedenen Reaktorkonzepte.
4. ITER: Vorstellung des internationalen Projekts ITER als größter Fusionsforschungsreaktor und Diskussion der damit verbundenen Kosten und Strukturprobleme.
5. Wendelstein 7-X: Beschreibung des Stellarator-Experiments und dessen Bedeutung für die Erforschung optimaler Bedingungen zur Kernfusion.
6. Entwicklung der Kernfusion: Historischer Abriss der Forschung, heutige Problematiken sowie die Rolle von Euratom in diesem Kontext.
7 Kernspaltung vs. Kernfusion: Vergleich beider Technologien hinsichtlich Radioaktivität, Kosten, Sicherheit und Effektivität.
8. Zukunftsaussichten: Reflexion über die Realisierbarkeit der Kernfusion und mögliche alternative Energiequellen der Zukunft.
9. Fazit: Zusammenfassende Bewertung der Forschungsergebnisse und kritische Einschätzung zur Rolle der Kernfusion im zukünftigen Energiemix.
Schlüsselwörter
Kernfusion, Energieversorgung, Kernspaltung, ITER, Wendelstein 7-X, Plasmaphysik, Erneuerbare Energien, Lawsonkriterien, Deuterium, Tritium, Tokamak, Stellarator, Radioaktivität, Energiepolitik, Euratom.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Frage, ob die Kernfusion eine zukünftige Lösung für die globale Energieversorgung darstellen kann, wobei sie den Status quo und die technologischen Herausforderungen betrachtet.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die Schwerpunkte liegen auf der Analyse der derzeitigen Energiequellen, den Grundlagen der Kernfusion, dem Vergleich zur Kernspaltung sowie der Vorstellung aktueller Großprojekte.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das Ziel ist es, zu erörtern, ob Kernfusion das stetig wachsende Versorgungsproblem des globalen Energiekonsums lösen kann.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es handelt sich um eine literarische Arbeit, die Daten aus Büchern und Internetquellen zusammenführt, da keine eigenen Experimente möglich sind.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in eine Bestandsaufnahme aktueller Energieträger, eine detaillierte technische Erklärung der Fusionsreaktoren und eine Kosten-Nutzen-Analyse der Kernenergie.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die zentralen Begriffe sind Kernfusion, Energieversorgung, ITER, Kernspaltung, Plasmaphysik und Nachhaltigkeit.
Warum ist das Tokamak-Konzept ein wichtiger Bestandteil der Forschung?
Das Tokamak-Konzept nutzt den sogenannten Pinch-Effekt, um das Plasma durch magnetische Felder und starken Stromfluss im Inneren des Reaktors zu stabilisieren.
Wie steht Österreich zur Kernenergie?
Österreich lehnt Atomkraft konsequent ab, bezieht jedoch durch Stromimporte aus dem Ausland indirekt einen Teil seines Bedarfs aus Atomkraftwerken.
Was ist der Unterschied zwischen Alpha- und Beta-Strahlung in diesem Kontext?
Alpha-Strahlung ist bei der Kernspaltung (Uran) relevant und für den Menschen besonders gefährlich, während bei der Kernfusion vorwiegend Beta-Strahlung auftritt, die eine kürzere Halbwertszeit aufweist.
Welche Kritik wird an ITER geäußert?
Die Kritik fokussiert sich primär auf die massiv gestiegenen Gesamtkosten, die Finanzierungsstruktur und die ineffiziente Entscheidungsorganisation.
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- Stefan Werderitsch (Author), 2016, Sackgasse Energieversorgung. Kann Kernfusion unsere Energieversorgung sichern?, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/336497
