NIF-Kernfusion-Reaktor erreicht 70% Wirkungsgrad!

Bei dem Versuchsaufbau in der National Ignition Facility (NIF) wurde ein Laser mit einer Leistung von 411 Billionen Watt auf einen Kernfusionsreaktorkern gerichtet. Und dabei wurden unglaubliche Ergebnisse erzielt! Erstmals gelang bei einer Kernfusion dieser Art ein Wirkungsgrad statt 3% von ganzen 70%. Ein absoluter Durchbruch!
Die Kernfusion ist ein Energiegewinnungsvorgang, bei welchem die Kerne zweier Atome miteinander verschmelzen. So werden ungeheure Mengen Energie frei.

Der gleiche Vorgang läuft auch in den Sternen im Weltraum ab. Pro Sekunde verbrennt unsere Sonne 600mio tonnen Wasserstoff zu Helium.

Auf der Erde setzen wir Kernfusionsreaktoren in deutlich kleinerem Stil um. Aktuelle Testreaktoren verbrennen gerade mal ein paar Gramm pro Durchlauf.

Damit der Wasserstoff fusionieren kann, müssen die beiden Atomkerne sehr nah aneinander gedrückt werden, was unter normalbedingungen unmöglich ist.

Atome stoßen sich gegenseitig ab und das sogesehen gleich doppelt. Die positiv geladenen Atomkerne sind von einer negativ geladenen Elektronenhülle umgeben, die Atomkerne sind jeweils positiv geladen. Kommen sich nun zwei Atome näher, stoßen sich zum einen die beiden Elektronenhüllen, jedoch auch die beiden Kerne ab und verhindern einer weitere Annäherung der Atome.

Um diesen natürlichen Effekt zu deaktivieren müssen wir gemäß dem Lawson-Kriterium entweder sehr viel Druck aufbauen oder den Atomen sehr viel kinetische Energie zuführen. Das gelingt beispielsweise, indem wir den Wasserstoff sehr stark erhitzen.

Eine für die Kernfusion ausreichende Geschwindigkeit erreichen die Atomkerne, wenn der Wasserstoff auf etwa 150 Millionen Grad Celsius erhitzt wird. Bei dieser Temperatur entsteht längst sogenanntes Plasma, auch der “vierter Aggregatzustand” genannt. Hierbei trennen sich die Elektronen von ihren Atomkernen und sind frei beweglich.

Bei konventioneller Technik wird das Material im Kernfusionsreaktor mit Mikrowellenstrahlung oder Neutralteilcheninjektion auf diese ungeheuren Temperaturen erhitzt.

Die Forscher der National Ignition Facility wählten eine andere Strategie von welcher man vor kurzer Zeit behauptete, dass sie niemals funktionieren wird. Doch es gelang scheinbar doch!
Wie ist das möglich und wie funktioniert diese Technologie? Ist sie vielleicht jetzt schon Marktreif?

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► Quellenangabe:
Informationsquellen:
1. https://www.theregister.com/2012/03/23/nif_laser_pulse/
2. https://www.deutschlandfunk.de/us-forscher-dem-ziel-naeher-erstmals-energie-aus-einer.676.de.html?dram:article_id=502190
3. https://www.ipp.mpg.de/ippcms/de/pr/fusion21/kernfusion/index
4. https://www.deutschlandfunk.de/astronomie-pro-sekunde-vier-millionen-tonnen-energie.732.de.html?dram:article_id=322362
5. https://de.wikipedia.org/wiki/Kernfusionsreaktor
6. https://de.wikipedia.org/wiki/Kernfusion
7. https://de.wikipedia.org/wiki/Atomh%C3%BClle#Absto%C3%9Fung
8. https://www.ipp.mpg.de/11700/plasma
9. https://lasers.llnl.gov/news/nif-experiments-close-in-on-burning-plasma
10. https://str.llnl.gov/2019-04/hurricane
11. https://www.llnl.gov/news/national-ignition-facility-experiment-puts-researchers-threshold-fusion-ignition
12. https://www.nytimes.com/2012/10/07/opinion/sunday/a-big-laser-runs-into-trouble.html

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