Kernfusion (Chance oder Geldverschwendung?)

[Halfway]

Ein Thema das mich schon längere zeit Interesiert ist die Kernfusion. Wass muss darunter Verstehen (Ich bin kein Physiker, nur um dass mal zusagen), es ist eigentlich das wass tagtäglich in der Sonne Pasiert. Leichte Elemente wie Wasserstoff werden zu schwereren Elementen (Helium) Fusioniert.

Mann versucht nun seit Jahren diess auf der Erde zu bewerksteliegen, mit Hilfe von Fusionsreaktoren wobei jedoch probleme auftreten.

Die Probleme sind.

-Sehr Kostenintensiv
-Momentan wird mehr Energie zur erzeugung gebraucht, als rauskommt
-Die Fusion kann nicht länger als ein parr Sekunden aufrecht erhalten werden

Jedoch die Vorteile (wenns klappt) sind beträchtlich

-Mann erhält unglaubliche Mengen an Energie
-Mann braucht wortwörtlich nur Wasser als Brennstoff

Der Beste ansatz in dem Bereich ist eindeutig ITER, bei dem der Versuch der Längeren Brenndauer erprobt wird.

Ich persönlich bin ein großer befürworter der Kernfusion, wie seht ihr dass

[Nimpi]

Ich denke wenn man will kann man immer negatives finden. Da ich die Thematik noch nicht so kenn wüsste ich gerne wie es zum Vergleich zur Atomkraft mir Müll und Gefahren ist.

[Fipse]

(15.01.2013)Nimpi schrieb:  Ich denke wenn man will kann man immer negatives finden. Da ich die Thematik noch nicht so kenn wüsste ich gerne wie es zum Vergleich zur Atomkraft mir Müll und Gefahren ist.

Gefahr und Müll ist praktisch Null. Eine Explosion oder etwas vergleichbares mit einer Kernschmelze kann es nicht geben. Es befindet sich ja immer nur wenige Gramm Brennstoff im Reaktor.
Es wird leicht strahlendes Material produziert. Die Halbwertseiten sind aber nur wenige Hundert Jahre. Kein Vergleich zu den hunderttausenden Jahren wie man bei AKWs findet

[Leon]

Ein Problem bei Fusionsreaktoren ist, dass Anlagenteile Neutronenstrahlung ausgesetzt sind und bei deren Entsorgung Radioaktiver Sondermüll.

Im Vergleich zu gewöhnlichen Kernreaktoren ist das schon ein deutlicher Fortschritt, da der Abfall nicht so lange strahlt, aber es ist eben nicht ganz so perfekt, wie man sich wünscht.

Mehr Pro/Contra gibts auch (relativ verständlich) bei Wikipedia: hier

[Halfway]

@Nimpi

Im Vergleich zur (bisheriegen) Atomkraftwerken hatt es einige vorteile

Pro:

-Kein Radioaktiver Brennstoff (mann braucht nur Deutrium und Tritium, und beides gewinnt mann aus
Wasser
-Keine Gefahr von einem Supergau (Es wird Energie gebraucht um die Fusion Aufrecht zu erhalten, und bei einem fehler gibt es einfach keine Fusion
-Es enstehen nur Geringe Radioaktive abfallstoffe, aber die haben nur ne Halbwertszeit von 12,3 Jahren, danach ist dass ganz normales Helium

Contra:

- Die Reaktorrelevanten Teile wären ähnlich verstralt wie bei einem Spaltreaktor
- Die Verstralten und/oder Kaputen Teile müssten öfters ausgebaut werden, als bei einem Spaltreaktor.
- Sehr Teuer (ITER schlägt mit 16 Miliarden Euro zu Buche)

[Leon]

(15.01.2013)Bigtime 777 schrieb:  mann braucht nur Deutrium und Tritium, und beides gewinnt mann aus Wasser

Nope.
Tritium ist in Wasser kaum vorhanden. Man erzeugt es aus Lithium (besser gesagt dem Isotop 6Li), wovon aber ausreichend vorhanden ist.

[River System]

Ich bin auch ein sehr großer Befürworter der Kernfusion und sehe es als die Energiequelle der Zukunft an.

Ja, die Entwicklung ist sehr teuer. Allerdings hat die Kernfusion, wenn man sie in einigen Jahrzenten einmal wirklich unter Kontrolle hat, das Potential, alle Energieprobleme für immer zu lösen. Unbegrenzt Strom eröffnet auch komplett neue Möglichkeiten in Kombination mit besseren Energiespeichern. Elektroautos und Züge werden absolut umweltfreundlich.

Man braucht übrigens neben Wasser, aus dem das natürlich vorhandene Deuterium gewonnen wird, noch Lithium, aus dem durch Kernreaktionen das (radioaktive) Tritium gewonnen wird. Allerdings ist Lithium zu einem beträchtlichen Teil in der Erdkruste vorhanden und ist ebenfalls quasi unendlich verfügbar.


Zum radioaktiven Abfall:

Es fällt ein wenig radioaktives Material an, da der Reaktor mit der Zeit zu strahlen anfängt. Die Reaktorwände müssen aber auch nur sehr selten ausgetauscht werden, außerdem fällt wie schon erwähnt kein Material mit Milliarden Jahren sondern hunderten von Jahren Halbwertszeit an, was durchaus vertretbar ist und auch langfristig kein Problem darstellt.

Das radioaktive Tritium, das benötigt wird, wird vor Ort hergestellt, wodurch auch keine radioaktiven Transporte notwendig sind.


Die Gefahr bei der Kernfusion ist übrigens wirklich absolut null. Das absolute worst-case szenario ist, dass das Plasma auf die Reaktorwände trifft, dadurch die Reaktorwände verunreinigt werden und kein Strom mehr produziert wird.

[Halfway]

(15.01.2013)Leon schrieb:  

(15.01.2013)Bigtime 777 schrieb:  mann braucht nur Deutrium und Tritium, und beides gewinnt mann aus Wasser

Nope.
Tritium ist in Wasser kaum vorhanden. Man erzeugt es aus Lithium (besser gesagt dem Isotop 6Li), wovon aber ausreichend vorhanden ist.

:Facehoof: Danke, mann muss Tritium zwar Erbrüten und es ist zwar Radioaktiv, aber nichts im Vergleich zu angereichertem Uran oder Plutonium, Noch besser wäre Helium-3, aber die Menge ist auf der Erde stark begränzt und Ausreichende Mengen gibts nur auf dem Mond

[Fipse]

(15.01.2013)Tanail schrieb:  Ja, die Entwicklung ist sehr teuer. Allerdings hat die Kernfusion, wenn man sie in einigen Jahrzenten einmal wirklich unter Kontrolle hat, das Potential, alle Energieprobleme für immer zu lösen. Unbegrenzt Strom eröffnet auch komplett neue Möglichkeiten in Kombination mit besseren Energiespeichern. Elektroautos und Züge werden absolut umweltfreundlich.

Elektroautos? Du kannst weiterhin normale Verbrennungsmotoren nutzen! Da man mit Kernfusion so viel Energie produzieren kann (fast unendlich viel), kann man ohne Probleme synthetische Treibstoffe CO2 Neutral herstellen. Die sind als Energiespeicher viel praktischer.

[Kromaek]

Ich sehe Kernfusion als kraftvolle und (im Vergleich zu den meisten anderen) relativ umweltfreundliche Energiequelle enorm wichtig für die Zukunft.

Ich hege noch ziemliche Zweifel daran, dass (grade mit dem Atomausstieg) die erneuerbaren Energien in der Lage sein werden, den Wegfall der fossilen Brennstoffe aufzufangen. Solange sich da in Sachen Technologie der Ersteren oder des Energieverbrauchs der Gesellschaft (COUGHCOUGH) nicht viel ändert, wird die Kernfusion benötigt.

(15.01.2013)Bigtime 777 schrieb:  Noch besser wäre Helium-3, aber die Menge ist auf der Erde stark begränzt und Ausreichende Mengen gibts nur auf dem Mond

Und wir wissen ja alle, wer da draufsitzt

[River System]

(15.01.2013)Fipse schrieb:  

Spoiler (Öffnen)

(15.01.2013)Tanail schrieb:  Ja, die Entwicklung ist sehr teuer. Allerdings hat die Kernfusion, wenn man sie in einigen Jahrzenten einmal wirklich unter Kontrolle hat, das Potential, alle Energieprobleme für immer zu lösen. Unbegrenzt Strom eröffnet auch komplett neue Möglichkeiten in Kombination mit besseren Energiespeichern. Elektroautos und Züge werden absolut umweltfreundlich.

Elektroautos? Du kannst weiterhin normale Verbrennungsmotoren nutzen! Da man mit Kernfusion so viel Energie produzieren kann (fast unendlich viel), kann man ohne Probleme synthetische Treibstoffe CO2 Neutral herstellen. Die sind als Energiespeicher viel praktischer.

Dazu musst du aber den Umweg Strom -> Treibstoff -> Auto gehen. Wenn es entsprechend leistungsfähige Energiespeicher gibt wären Elektroautos effizienter. Außerdem verursachen sie keine Umweltverschmutzung, riechen nicht unangenehm, verursachen keinen Lärm, das Drehmoment ist nicht mehr von der Drehzahl abhängig, und so weiter. Es gibt genügend Vorteile von Elektroautos.

[Fipse]

(15.01.2013)Tanail schrieb:  Dazu musst du aber den Umweg Strom -> Treibstoff -> Auto gehen. Wenn es entsprechend leistungsfähige Energiespeicher gibt wären Elektroautos effizienter. Außerdem verursachen sie keine Umweltverschmutzung, riechen nicht unangenehm, verursachen keinen Lärm, das Drehmoment ist nicht mehr von der Drehzahl abhängig, und so weiter. Es gibt genügend Vorteile von Elektroautos.

Nur ist Strom wesentlich aufwendiger zu speichern. Gerade für Lkws und Flugzeuge wird es da schwer

Auch ohne Kernfusion sehe ich einzig künstliche Treibstoffe als realistische Option (es gibt da mehrere umweltfreundlich Methoden). Elektroautos verbrauchen zu viele Ressourcen (Stichwort Lithium).

[Leon]

(15.01.2013)Fipse schrieb:  Elektroautos verbrauchen zu viele Ressourcen (Stichwort Lithium).

Davon bleibt genug übrig bei der Gewinnung von 6Li, das man für die Erzeugung von Tritium für die Kernfusion braucht.

Aber wie gesagt: Bei Elektroautos, besser gesagt den Akkus ist aktuell das Problem immer noch das zu geringe Kapazität-pro-Masse-Verhältnis, also die Energiedichte. Bei der Produktion von synthetischen Kraftsoffen muss man dagegen die Energieverluste während der Herstellung beachten.
Ganz nett ist z.B. die elektrolytische Erzeugung von Wasserstoff, den man dann im Motor verbrennt, weil dafür relativ wenig Arbeitsschritte benötigt werden. (Nur das Tanken ist etwas komplizierter. Wasserstoff ist natürlich etwas gefählicher als z.B. Diesel, aber er lässt sich mittlerweile so speichern, dass ein bennender Tank nicht abbrennt wie das Luftschiff LZ 129 "Hindenburg".)

[Myrami]

Ich denke, Kernfusion wird noch fuer lange Zeit nichts weiter als eine extrem teure, technische Spielerei sein.

Mit ITER koennte es vielleicht das erste mal moeglich werden, durch Kernfusion mehr Energie zu gewinnen, als man zufuehren muss. Hab vorhin erst einen BBC Bericht zur Kernfusion gelesen. Da ging es die ganze Zeit nur um Energieerzeugung im Megawattbereich, was ja auch klar ist, schliesslich sind das ja alles nur Testanlagen.

Problem ist, dass selbst diese kleinen Anlagen so extrem teuer sind, dass es sich wahrscheinlich jeder Energiekonzern zweimal ueberlegen wird, ob er in diesen Bereich investiert. Das Geld kann schliesslich auch in konventionelle Energieerzeugung investiert werden, wo man sich sicher sein kann, dass man die naechsten 10 Jahre noch Gewinne einfahren kann. Und da Energiekonzerne nunmal keine Familienbetriebe sind, hat die Leitung des Konzerns auch keine Motivation, sich darueber Gedanken zu machen, was nach der eigenen Amtszeit passiert.

In der Theorie ist das jedoch alles total toll, wie so ein Kraftwerk nahezu unerschoepfliche Ressourcen zur Energieerzeugung hat. Nur wird keiner die alten Kohlekraftwerke abreissen, um neue Fusionskraftwerke hinzusetzen, denn diese uralten Kohlekraftwerke sind schon laengst abbezahlt und die einzigen Ausgaben sind die Kosten fuer das Personal und die Kohle. Und Kohle wird es noch locker fuer ueber 200 Jahre in akzeptablen Ausmass geben, weshalb die Teile am Netz bleiben, bis sie auseinander allen oder die Politik den Betreibern einen Strich durch die Rechnung macht.

Weiterhin wurde in dem Bericht erwaehnt, dass das erste Demonstrationskraftwerk 2040 in Betrieb gehen soll. Also werden wir 2040 ueberhaupt erstmal sehen, wie sich Fusion zur Energiegewinnung eignet und mit welchen Groessen wir es da zu tun haben.
Wenn die Fusionskraftwerke dann auch nur so 1 bis 2 GW bringen, muss aber noch eine ganze Menge in Sachen Kosteneinsparung getan werden, damit diese Kraftwerke mit anderen Kraftwerken mithalten koennen.
Wenn sie jedoch beispielsweise 20 GW bringen, muss dann noch extrem viel in Richtung Netzausbau getan werden. Und was das anbelangt kann ich mir jetzt schon die ganzen Hippies vorstellen, die sich an Baeumen festketten, um Hochspannungsleitungen durch z.B. Harz und Thueringer Wald zu verhindern.
Ich gehe mal davon aus, dass Fusionskraftwerke Grundlastkraftwerke sind, oder? Dann muss sich auch noch zeigen, wie schnell man die Dinger hoch und runter fahren kann, um die Produktion dem Tagesverlauf des Energieverbrauches anzupassen. In absehbarer Zukunft werden wir eventuell den gesamten Mittagsstromverbrauch durch Photovoltaik abdecken koennen, wodurch alle anderen Kraftwerke gezwungen sind, im Standby zu laufen. Da koennten uns Grundlastkraftwerke (FKK - Fusion, Kern, Kohle) ziemliche Probleme bereiten, wenn wir es nicht auf die Reihe bekommen, die Energie vernuenftig zu speichern. Ein Ansatz waere dabei, Fusionskraftwerke mit Druckluftspeicherkraftwerken zu kombinieren, um bei geringen Verbrauch Luft in unterirdische Kavernen zu pressen und sie bei Bedarf wieder durch eine Turbine zu jagen. Dem Fusionskraftwerk wird dabei Waerme entnommen, um die Luft vorzuheizen, damit die Turbine nicht einfriert.
Ah, und wo ich gerade das mit der Strahlung lese. Nur weil das die meissten hier im Thread nicht stoert, heisst das noch lange nicht, dass das alle anderen auch nicht stoert (ich gucke da jetzt wieder zur gruenen Fraktion ). Und wenn dann mal alte Kraftwerksteile zu irgendwelchen Endlagerstaetten gefahren werden muessen, werden sich die entsprechenden Leute genau so an die Bahnschienen ketten, wie sie das auch bei Atommuelltransporten tun.

Alles in Allem muss ich sagen, dass diese Technologie zwar sehr interessant ist und viel Potenzial besitzt, wir jedoch nichts davon zu Gesicht bekommen werden (es sei denn, uns gelingt ein medizinischer Durchbruch und wir werden alle 200 Jahre alt). Moegliche Gruende, die mir dafuer eingefallen sind, waeren:

1. Technologie steht noch am absoluten Anfang;
2. Aufwand uebersteigt Nutzen bei Weitem (begruendet sich durch Punkt 1 und wird noch einige Jahrzehnte so bleiben), weshalb sich Investoren zurueckhalten werden;
3. Stromnetz nicht weit genug ausgebaut (was sich hoffentlich in den naechsten 5 bis 15 Jahren aendert);
4. Mit der Entwicklung der Fusionstechnologie ist es nicht getan. Es muessen auch entsprechende Technologien zur Speicherung entwickelt werden;
5. Strahlung. Zwar weniger als Kernenergie, aber mehr als Kohle, Solar usw.;
6. Hippies, vor allem in der Politik, koennten der Technologie Steine in den Weg legen.
   

Trotzdem bin ich natuerlich fuer die Forschung in diesem Gebiet! Wir werden zwar meiner Meinung nach erst in 100 bis 200 Jahren einen Teil unserer Energie durch Fusion gewinnen, aber irgendwann muss man schliesslich mal anfangen, in dem Gebiet zu forschen. Und je frueher desto besser!

[Adama]

für absehbare zeit die wohl beste lösung einzige alternativen die ich sehe weren die solar energie auf ne vernünftige effizienz zu bringen oder im erdorbit solarpanels zu erichten

zu den autos: die Akkus werden immer effizienter im moment ist ein auto mit otto motor noch umweldfreundlicher als eins mit akku aber das kann sich mit nur einer neuen akkutechnik ändern

[Blue Sparkle]

Das ist ein sehr interessantes Forschungsgebiet. Ich überlege sogar meinen Studiengang in diese Richtung auszurichten.

@Myrami: Ja es sind Grundlastkraftwerke. Ich könnte mir auch nicht vorstellen wie es anders sein sollte.

Was die Kraftwerksgröße angeht:
Hier gilt je größer desto besser. Die bisherigen Fusionsreaktoren funktionieren unter anderem deshalb nicht so richtig, weil man es kaum schafft die nötigen Bedingungen für die Fusion zu schaffen.
In der Sonne herrschen 15.000.000 K damit das klappt. Hier auf der Erde müsste man das 10 fache fahren, damit es funktioniert, weil wir einfach nicht so extreme Drücke erzeugen können. Dabei sind größere Reaktorkammern im Vorteil.

Als Ausgangsmaterial eignet sich am besten Deuterium und Tritium. Es gibt zwar bessere Fusionsreaktionen mit Helium oder Lithium, aber da ist das Problem mit der Verfügbarkeit. Es brauch niemand mit dem Mond zu kommen. Da hat jemand zu viel Frank Schätzing gelesen. Die dortige Teilchendichte und die Beschaffungskosten machen ein solches Projekt obsolet.

Deuterium kann man in der Tat aus Wasserstoff extrahieren, ähnlich wie Uran-235 übrigens mit Zentrifugen.
Der Wasserstoff wird aber derzeit nicht aus Wasser gewonnen, sondern aus Erdöl, wie aller Wasserstoff der Welt, der kommerziell genutzt wird, weil es schlicht billiger ist, Stichwort Elektrolyse.
Noch schlimmer siehts beim Lithium aus.
Lustigerweise sind gerade Kernreaktoren der alten Bauart eine hübsche Tritiumquelle, da die Neutronenstrahlung das Reaktorwasser verseucht.

Zur Speicherung von Elektrischer Energie.
Akkus: Nicht genug Lithium vorhanden. Gehts auch ohne? Nope. Li ist das kleinste Metallion. Herkömmliche Akkus haben bald ihre Leistungsgrenze erreicht. Man kann mit Polymeren tricksen, aber viel weiter gehts da nciht mehr.
Brennstoffzelle: Noch schlimmer. Die Zellen verwenden Platin. Dazu brauche ich denke ich nichts sagen.

Zwar können Moderne Elektroautos sehr hohe Reichweiten erreichen, bei uns an der Uni steht sowas rum. Aber das Teil kostet so viel wie ein Sportwagen und sieht aus wie ein Kleinwagen kaum größer als ein Smart.

Versteht mich nicht falsch. Ich bin ein großer Befürworter der Fusionsenergie, aber das ist mit Sicherheit nicht der heilige Gral der Energiewirtschaft.

[MianArkin]

Photovoltaik ist für den Grundlastverbrauch uneffizient, schließlich Richtet sich der Verbrauch nicht danach ob die Sonne Scheint.
Wendelstein X7 ist m.E.n. einer der Aussichtsreichsten Kandidaten, sobald die das "Update" für die Heliumkühlung erhalten (Bisheriges Problem ist die Aufrechterhaltung der Kühlung und "Wärmeabfuhr ), könnten sie Theoretisch in Dauerstrichtests gehen.

@Blue Sparkle
Sobald diese Energieform ausreichend Etabliert ist könnten "Vesorger" direkt dazu übergehen (wenn das Öl knapp wird) Deuterium direkt aus Wasser zu gewinnen, zudem bleibt bei entsprechenden Aufbau Tritium als Sekundärprodukt übrig.
Das die Ersten Kraftwerke nicht der Gral aller Dinge sind ist hier wohl klar.
Ich lege meine Hoffnung in die Zeit .

[KindlyViolence]

Auf sehr sehr lange Sicht gesehen wird es sich auszahlen. Ob man zwischenzeitlich nicht noch etwas besseres findet liegt bei der Wissenschaft. Man muss nunmal bei innovativen Technologien Investieren und Risiken eingehen.

[HeavyMetalNeverDies!]

Ich halte es für Geldverschwendung. Selbst wenn es funktionieren würde, dann kämen sofort sämtliche Lobbies daher und würden diese Entwicklung aufhalten. Energie im Überfluss ist für die Wirtschaft ein großes Problem, besonders für Konzern X, wenn dann der Strom von Konzern Y geliefert wird. Man sollte eher mal erforschen wie man die menschliche Dummheit (also Korruption, Gier, Neid, Hass, etc.) besiegen kann. Danach gibt es zwei Möglichkeiten: Entweder wird die technologische Entwicklung beschleunigt oder man verzichtet auf viele Dinge und gestaltet die bereits vorhandene Technik effizienter.
Solange wirtschaftliche Interessen über Vernunft geht sehe ich eigentlich keinen sonderlichen Bedarf in "Show-Effekt"-Technik, welche gerade mal vorhanden ist, damit sie voranden ist und möglichst Eindruck schindet, solange sie nur nicht eingesetzt wird.

[Blue Sparkle]

@MianArkin: Stimmt natürlich. Wenn man Fusionsreaktoren hat ist die Elektrolyse natürlich ein Klacks. Zudem erhält man ja quasi nebenbei noch jede Menge Sauerstoff und normalen Wasserstoff.

Ich rechne mit einer breiteren Anwendung etwa in meinem Rentenalter, also so 2060 bis 2070. Das ist denke ich einigermaßen machbar.

@HMND:
Das ist immer ein Problem, aber ich halte den Fortschritt noch immer für den besten Weg. Dummheit auszurotten ist wie Viren auszurotten. Es dauert nahezu ewig und du kannst dir nie sicher sein, ob sie nicht nochmal zurückkommen.