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THEMA: kernfusion

kernfusion 11 Sep 2017 21:48 #19323

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Hallo.
Wenn 4 h Kerne zu einem he Kern fusionieren wird Energie frei. Soweit so gut. Ein Neutron ist schwerer als ein proton. Wie können dann 2 Protonen und 2 Neutronen leichter sein als 4 Protonen. Herr lesch hat zwar erklärt das bindungsernergie bei der Fusion frei wird, das musste dann aber bedeuten das sich die Protonen bzw Neutronen bei der Fusion verändern. Außerdem braucht man doch zusätzliche Bindungsenergie um die Abstoßung der Protonen zu überwinden. Also wie kann dann Energie frei werden. Irgendwie waren alle Erklärungen bis jetzt unbefriedigend. Ich bitte um Hilfe.

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kernfusion 11 Sep 2017 22:40 #19324

  • Rupert
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Die Reaktion läuft etwas anders ab. Es verschmelzen nicht 4 Wasserstoffatome aufeinmal zu einem Heliumatom, sondern es verschmelzen zuersteinmal je 2 Wasserstoffatome zu zwei Deuterium, die aus einem Proton und einem Neutron bestehen. Das Deuterium reagiert dann wieder mit einem Wasserstoffatom, also Proton, und es entsteht Helium3, bestehend aus 2 Protonen und einem Neutron. Zwei Helium3 verbinden sich dann zu einem "gewöhnlichen" Heliumatom mit 2 Protonen und 2 Neutronen, dabei entstehen dann noch 2 einzelne Protonen, also Wasserstoff. In den Schritten entstehen noch Neutrinos, Positronen und Elektronen annihilieren sich zu Strahlung und es entsteht noch weitere Strahlung. Soweit ich gelesen habe, wird am meisten Energie bei der Verschmelzung der Helium3 zu Helium und dem Schritt davor, der Verschmelzung von Deuterium und Wasserstoff zu Helium3 freigesetzt. Der erste Schritt, dass sich zwei Wasserstoffatome zu einem Deuterium verbinden, ist extrem selten und haut nur hin, weil es den sog. Tunneleffekt gibt, der das ermöglicht.

Edit: Erklärt am letzten Schritt, haste dann eben den Effekt des Massendefekts in seiner ganzen Schönheit.
Die Massen zweier Neutronen und zweier Protonen, die ja den Helium 4 Kern ausmachen, addiert, geben ca. 0,7% oder 0,8% mehr Masse als die, die im Helium 4 Kern steckt. Da muss also irgendwo Masse (= Energie) freigesetzt werden.
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kernfusion 12 Sep 2017 17:45 #19334

In der Kernphysik ist die Bindungsenergie die Energiemenge, die aufgewandt werden muss, um den Atomkern in seine Nukleonen zu zerlegen.[5] Umgekehrt wird eine ebenso große Energie frei, wenn sich Nukleonen zu einem Kern vereinigen.

Die Bindung kommt durch die anziehende Kraft der starken Wechselwirkung zwischen benachbarten Nukleonen zustande. Diese überwiegt die gegenseitige Coulomb-Abstoßung der elektrisch positiv geladenen Protonen im Kern. Die maximale Bindungsenergie pro Nukleon wird bei Nickel-62[6] erreicht. Die geringere Bindungsenergie pro Nukleon außerhalb dieses Maximums ist anschaulich verständlich:

Leichtere Kerne haben einen größeren Bruchteil ihrer Nukleonen an der Oberfläche, wo sie weniger bindende Nachbarn haben.
Bei schwereren Kernen überwiegt die abstoßende Coulombkraft aller Protonen mit ihrer langen Reichweite die starke, aber kurzreichweitige anziehende Kraft der nächsten Nachbarn.

Daher kann im Gebiet der leichten Kerne durch Kernverschmelzung (Kernfusion), im Gebiet der schweren Kerne durch Kernspaltung technisch nutzbare Energie gewonnen werden


Bindungsenergie ist eigentlich irreführend , damit ist keine Energie gemeint die man gewinnen kann sondern die Energie die man aufwenden muss um ein System zu trennen . Um ein Heliumatom in 4 Wasserstoff Atome umzuwandeln muss man Energie aufwenden , genau diese Energie wird bei der Fusion frei .

Wir leben zwar alle unter dem gleichen Himmel, aber es haben nicht alle den gleichen Horizont.
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kernfusion 13 Sep 2017 01:02 #19341

Ausgangspunkt sind 4 Protonen, Masse 4 * 1,007276467u = 4,029105866u
Endprodukt ist ein Heliumkern, Masse 4,0026022u
Da fehlen also 0,026503666u die als Energie frei werden.

Die Summe 2 Protonen + 2 Neutronen ist 4,031882765u.
Es musste also erstmal Energie aufgewendet werden um die Neutronen zu erzeugen und die Abstoßung zu überwinden. Die Energie erhält man jedoch durch die Verschmelzung zurück.

(u ist die atomare Masseeinheit )

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kernfusion 13 Sep 2017 02:10 #19343

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Energie für nix geht halt schlecht.

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kernfusion 13 Sep 2017 09:21 #19344

hi olly

de.academic.ru/pictures/dewiki/66/Bindun...ergie_massenzahl.jpg

aus

de.academic.ru/dic.nsf/dewiki/927811

entscheidend sind die beiden Pfeile in der oben verlinkten Grafik.

.......für Kernfusion muss erst Energie aufgewendet werden um Energie zu erzeugen
für Kernspaltung nicht.

hat zur Folge dass ein Kernfusionsreaktor nicht unkontrolliert weiterläuft, wenn das fusionierende Material ausgeht oder die Grundtemeperatur nicht gehalten werden kann.

beim Kernspaltungsreaktor kann es durch diesen Fakt zu unkontrollierten weiteren Reaktionen also Erzeugung von Energie kommen, solange eine kritische Materialmenge da ist.

"gedankliche Beispiele" hast du auch in der Chemie, einige Salze benötigen beim Lösen in Wasser Energie (wenn Gitterenergie höher als Hydratationsenthalpie) andere setzen beim Lösen in Wasser jedoch "freiwillig" Energie frei die Behälter werden warm (wenn Gitterenergie kleiner als Hydratationsenthalpie)

vg

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kernfusion 13 Sep 2017 21:11 #19361

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Vielen dank,
ihr lieben leut.
Hat mir wirklich weiter geholfen.

VG

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