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Das Banner der Rhetos-Website: zwei griechische Denker betrachten ein physikalisches Universum um sie herum.

Wasserstofffusion

Physik

Basiswissen


Bei der Verschmelzung von Kernen von Wasserstoffatomen wird sehr viel Energie frei gesetzt. Der Prozess findet natürlich zum Beispiel im Inneren von Sonnen statt[1]. In technischen Fusionsreaktoren gibt es verschiedene Reaktionsarten, die zumindest theoretisch denkbar sind. Diese sind hier kurz vorgestellt.

Verschiedene Fusionen von Wasserstoff


Die ersten drei Reaktionen können ablaufen. Da sie aber einen geringen Wirkungsquerschnitt haben, das heißt, die Wahrscheinlichkeit, dass sie stattfinden ist eher gering, spielen sie für die technische Nutzung praktisch keine Rolle. Damit spielt auch das häufigste natürliche vorkommende Wasserstoffisotop ¹H kaum eine Rolle bei der technisch nutzbaren Fusion:


Bei den sogenannten D-D-Reaktionen liegen die Verhältnisse günstiger. Diese Reaktionen haben einen günstigeren Wirkungsquerschnitt, treten also auch sehr viel öfters auf. Diese beiden Vorgänge haben in etwa dieselbe Wahrscheinlichkeit:


Nun können die Produkte, die Tritonen (³T) und die Heliumkerne (³He) erneut mit Deuterium verschmelzen, was dann Reaktionen mit einer noch sehr viel höheren Energie ergibt:


Die frei werdenen Neutronen kann man mit dem Lithium-Isotop ⁶L, welche mit etwa 7,4 % im natürlichen Lithium vorhanden ist, verschmelzen. Dabei werden neue Tritonen frei:


Diese Zusammenhängen führen zu Idee, dass ein Fusionsreaktion als Brennstoff vor allem Deuterium und Lithium benötigt. Die für die energetisch interessanten Prozesse nötige Tritium (Triton als Kern) ensteht dabei fortlaufend neu aus den Reaktionsprodukten. Das Tritium ist nur in kleinen Mengen am Anfang nötig.

Legende



Fußnoten