Atomkraft - Seid ihr dafür ?

[Oberst-Snake]

Somit könnten wir aus dem Müll andere Natione Strom produzieren

[Floore]

Kernfusion, wie auch bei der Sonne, setzt viel elektromagnetische Strahlungsenergie frei. Im Prinzip könnte man die Wärmestrahlung der Kernfusion wie ein ganz normales Feuer benutzen und Wasser damit erwärmen.

Die Neutronenstrahlung hat nur einen geringen Anteil an der Wassererhitzung, da es vorallem schnelle Neutronen sind und keine thermischen Neutronen.
d.h. diese Neutronen haben eine so hohe Bewegungsenergie, dass sie erst abgebremst werden müssen, bevor sie mit anderen Teilchen wechselwirken.

Außerdem werden schnelle Neutronen nicht durch Wasser aufgehalten, sondern verlassen die Reaktoranordnung, wodurch eine dicke Bleischicht um den Reaktor nötig wäre.

Bei "normalen" Kernreaktoren entstehen ebenso gerade schnelle Elektronen, der Moderator,leichtes Wasser, schweres Wasser oder Graphit, ist dafür da diese Neutronen abzubremsen und in thermische Neutronen umzuwandeln um den Spaltungsprozess weiter aufrecht zu erhalten. Von daher kennt man das Problem schon und ich denke, man kann ihm einigermaßen herr werden.

So wie ich das verstanden habe, ist man sogar auf die entstehenden Neutronen angewiesen um Tritium herzustellen. Da eine Fusionsreaktion nur ein Neutron produziert, muss man sogar die Neutronrate erhöhen um genug fürs Tritiumbrüten zu haben.

Tritium hat eine Halbwertzeit von 12,5 Jahre, im Verlgeich mit den Uranisotopen ist das auch noch ziemlich moderat. Wobei wie ich das verstehe, das Tritium weitgehend in der Fusionsreaktion wieder aufgeht und somit nicht gelagert werden muss.

Hat alles seine Vor und Nachteile, aber man hat immerhin keine radioaktiven Stoffe mit Halbwertszeiten von ein paar tausend Jahren dabei.

[Hazard]

Charan, im Thread Energieversorgung behauptet Jemand beim Max-Planck-Institut für Plasmaphysik nachgefragt zu haben und die haben ihm mit dieser Neutronengeschichte geantwortet. Da habe ich es her. Kann doch in dem Fall kein Irrtum sein, oder? Schau mal:

http://www.scifi-forum.de/science-fiction/star-trek-allgemein/st-technik/28072-energieversorgung.html#post859873

Ich hab ne Mail ans Max-Planck-Institut für Plasmaphysik geschrieben, sie ham mir geantwortet.

Das Plasma wird ja durch Felder eingedämmt. Wenn nun Teilchen zu einen Neutronen fusionieren wird das weil es neutral ist nicht von den Felden beeinflusst und fliegt mit nen Mordstempo weg. Der Reaktor ist von Wasser umgeben, indem die Neutronen abgebremst werden. Dabei entsteht durch Reibung Wärmeenergie, die schließlich ne Turbine und nen Generator antreibt.

[Floore]

Ein Teilchen fusioniert nicht zu einem Neutron, sondern beim Fusionsprozess entsteht eines, aber ansonsten ist das soweit richtig, durch Reibung trifft's nicht ganz, aber so ungefähr.

MPI für Plasmaphysik war aber ein tolles Stichwort
Aufbau und Funktion eines Fusionskraftwerks

[McWire]

Die schnellen Neutronen werden zwar vom Moderator Wasser abgebremst, jedoch hat man dann nur aus schnellen Neutronen thermische Neutronen gemacht, die dann mit dem umgebenden Mantel wechselwirken und die technischen Geräte beschädigen.

Man versucht ja extra eine neutronenarme Kernfusion hinzubekommen, um den anfallenden radioaktiven Abfall zu mininmieren.

Die Nutzenergie des DT-Reaktors tritt in Form sehr schneller Neutronen auf. Die hohe Neutronenflussdichte und die hohe Energie der Neutronen (14,1 MeV) stellen hohe Anforderungen an die Materialien der Anlage. Metallische Werkstoffe werden nicht nur wie bei Kernspaltungsreaktoren durch Versprödung, sondern zusätzlich durch Schwellung geschädigt (aufgrund von (n,alpha)-Kernreaktionen, die im Metallgefüge Helium erzeugen). Außerdem werden durch Kernreaktionen in den Materialien radioaktive Nuklide gebildet. Um möglichst wenige davon zu erzeugen, die zudem möglichst geringe Halbwertszeiten aufweisen sollten, können nur Materialien aus bestimmten Elementen verwendet werden. Das Strukturmaterial von ITER ist zwar noch ein üblicher austenitischer Chrom-Nickel-Edelstahl. Für zukünftige Kraftwerksreaktoren sind solche Stähle aber nicht brauchbar, weil aus dem Nickelanteil große Mengen des relativ langlebigen und stark gammastrahlenden Cobalt-60 entstehen würden

Der Helium-3-Kern ähnelt dem Tritiumkern; Neutronen und Protonen sind nur miteinander vertauscht. Die D-3He-Reaktion (oben als Folgereaktion der Deuterium-Deuterium-Fusion erwähnt) liefert dementsprechend einen He-4-Kern und ein Proton von etwa 14 MeV Energie. Allerdings muss die höhere Abstoßung des doppelt geladenen He-3-Kerns überwunden werden. Die Umsetzung der kinetischen Energie des Protons in nutzbare Form wäre einfacher als beim Neutron aus der DT-Reaktion. In geringem Maße würden auch Deuteriumionen untereinander reagieren, es entstünden also auch Neutronen und Tritium, aber die Strahlenschadens- und Radioaktivitätsprobleme wären um Größenordnungen geringer.

In einem allein mit He-3 betriebenen Fusionsreaktor gäbe es so gut wie keine Radioaktivität. Allerdings müssten für die Reaktion


noch größere Abstoßungskräfte überwunden werden.

Eine grundsätzliche Schwierigkeit liegt in der Verfügbarkeit von He-3, das auf der Erde nur in geringer Menge vorhanden ist.

Quelle: Wikipedia

Kernfusion

Im Kontext von angekündigten, neuen Raumfahrt-Missionen der USA, Russlands und Chinas, weiterhin auch Europas, Indiens und Japans zum Mond wurden die dortigen anteilig größeren Vorkommen von 3He teils als lohnende Quelle genannt, um Kernfusion auf Basis dieses Isotops auf der Erde zu ermöglichen. Im Vergleich zu der Alternative auf Deuterium/Tritium-Basis ist 3He weniger radioaktiv, verlangt aber wiederum höhere Temperaturen [6].

Siehe auch Technology Review | Energie | Energie/Atom | Energie vom Mond

[Bynaus]

Die Neutronenstrahlung hat nur einen geringen Anteil an der Wassererhitzung, da es vorallem schnelle Neutronen sind und keine thermischen Neutronen.

Das stimmt so nicht. Die Neutronenstrahlung ist die Hauptquelle der Wassererhitzung, ohne Neutronen kann es in einem ITER-artigen Reaktor (einem sogenannten Tokamak) keine Energiegewinnung geben. He3-Fusion in einem ITER-Reaktor wäre damit eher sinnlos (ausser aus den Nebenreaktionen), bzw., man müsste einen ganz neuen Weg finden, wie man die kinetische Energie der geladenen He4-Kerne ("Alpha-Strahlung") einfängt.

Es ist aber bei weitem nicht so, dass ITER das einzige aussichtsreiche Fusionsprojekt wäre. Ganz im Gegenteil, es scheint manchmal so, dass das Tokamak-Konzept mit prinzipiellen Schwierigkeiten zu kämpfen hat. Zwei alternative Ansätze:

Bei der "Elektrodynamische Trägheitseinschlussfuion" (erfunden von einem Team um den kürzlich verstorbenen Robert Bussard, der in Star Trek wegen der Bussard-Kollektoren bekannt ist) wird ein Ball aus Elektronen in einem elektromagnetischen Käfig eingeschlossen. Dieser bewirkt eine statische Anziehungskraft auf schwere Ionen, die durch diesen Ball geschossen werden, so dass sie immer wieder in die Mitte des Käfigs zurückkehren und dort mit anderen Ionen kollidieren und fusionieren können. Die fusionierten Ionen verlieren ihre Energie durch Induktion, das heisst, es wird direkt Elektrizität erzeugt, ohne Umweg über Wasser / Dampf / Generator. Umwandlungskoeffizienten über 80% sollen möglich sein. Mit dieser Methode ist nicht nur DT-Fusion, DD-Fusion und He3D-Fusion möglich, sondern vermutlich auch BH-Fusion, also Bor mit Wasserstoff zu drei He4. Bor ist weit verbreitet, kommt sogar im Ozean vor und würde für viele Jahrzehntausende reichen. 2005 hatte das Team einen Erfolg, doch der unter hohem Kostendruck zusammengeschusterte Reaktor flog durch einen Kurzschluss in die Luft. Im kommenden Jahr sollen zwei Kopien die positiven Ergebnisse wiederholen, und wenn diese erfolgreich sind, folgt darauf ein kommerzieller Reaktor.

Die zweite aussichtsreiche Möglichkeit ist "Focus Fusion" und ist etwas komplizierter zu erklären. Im Prinzip werden in schneller Wiederholung winzige Plasmabällchen erzeugt und mit einem Elektronenstrahl auf Fusionstemperaturen geheizt. Der resultierende Helium-4-Ionenstrahl lässt sich wiederum über Induktion direkt in Elektrizität umwandeln, hier sollen Umwandlungskoeffizienten über 90% möglich sein. Auch hier würde mit einem BH-Treibstoff gearbeitet, zu konkurrenzlos billigen Preisen. Das Projekt wird deshalb unter anderem auch von der Atomenergiebehörde Chiles unterstützt.

[McWire]

Ich bin bisher davon ausgegangen, dass Kernfusion große Mengen an elektromagnetischer Energie in Form von Gamma-Strahlung freisetzt.
Natürlich kann man mit Gamma-Strahlung direkt kein Wasser erhitzen, wie mit Neutronen, weil die Wechselwirkungen viel zu gering sind.

Das Grundproblem ist, das die Neutronenstrahlung das Mantelmaterial "aktiviert" und damit große Mengen radioaktivem Abfall entstehen.
Es wird derzeit ernsthaft über die He3-Fusion diskutiert, da diese nur minimal Neutronenstrahlung freisetzt. Eigentlich wäre die dort freiwerdende Protonenstrahlung, wie es auch schon in einem geposteten Absatz/Link steht, viel leichter nutzbar zu machen. Man könnte sie nämlich per Induktion direkt in elektrischen Strom verwandeln.

Ob das nun in einem Tokamak oder einem alternativen Reaktor geschieht, ist dann eher eine Sache der technischen Details. Bisher jedenfalls scheitert die kommerzielle Nutzung neben der aktuellen Brennstoffknappheit vorallem an der Neutronenstrahlung. Versuche mussten immer nach kurzer Zeit gestoppt werden, bevor die Neutronenstrahlung die Steuerungselektronik in die Knie zwang.

[-=Nexis=-]

Ich finde, langsam aber sicher sollte die Menschheit von der Atomkraft wegkommen. Nur ein Kontrollverlust kann zum Kollaps führen, welcher unsere Erde dann lange verstrahlt.
Der Tschernobyl-Reaktor war relativ gesehen klein (500 Megawatt), im Vergleich zu heutigen Reaktoren; vor allem im Vergleich zu Reaktoren in USA (200 bis 400 Gigawatt).

Dabei gibt es längst eine Technologie, die Klimaneutral und extrem sauber ist:
Brennstoffzellen

Brennstoffzellen können aus Strom von Sonnen- und/oder Windkraft sowie Wasser, Wasserstoff und Sauerstoff herstellen. (Elektrolyse)
In Haushalten und in E-Autos können Brennstoffzellen diesen Wasserstoff wieder in Strom zurückwandeln, welcher dann den E-Motor im Auto oder die Elektrogeräte in Haushalten versorgt.
Ein nie endender Kreislauf, bei dem keine Abgase entstehen, keine Strahlung ensteht und keine Resourcen verbraucht werden (Nur gebraucht)

Die Ideale Technologie für zukünftige Kolonieschiffe, welche über Generationen von der Erde zu anderen Sternsystemen reisen.

So, jetz schick ichs aber mal ab,bevor mich dieses Forum noch 3mal ausloggt

[Oberst-Snake]

Nur können wir leider nicht genug Wasser und Windkraftwerke bauen um unseren Energiebedarf zu decken.

[Bynaus]

Brennstoffzellen können aus Strom von Sonnen- und/oder Windkraft sowie Wasser, Wasserstoff und Sauerstoff herstellen. (Elektrolyse)

Brennstoffzellen tun eigentlich genau das umgekehrte: sie "verbrennen" Wasserstoff und Sauerstoff (oder zwei andere Stoffe) zu Wasser (oder entsprechend einem anderen Reaktionsprodukt). Brennstoffzellen tragen nichts zum Energieproblem (=woher holen wir künftig unsere Energie?) bei, bzw., sie tragen nur so viel bei wie "Energiesparlampen": da diese sparsamer sind, sinkt der Verbrauch (das lässt sich im Prinzip auch für Brennstoffzellen sagen, wobei mit einberechnet werden muss, dass die Produktion und Lagerung von Wasserstoff auch sehr energieaufwändig ist). Aber die Brennstoffzellen als Lösung des Energieproblems (=als Energiequelle) darzustellen ist genauso unsinnig wie die Sparlampen als solche darzustellen.

[McWire]

In Deutschland wird der Energiemix der nächsten 200 Jahre eher so aussehen:
(Wenn man Erdgase und Erdöl als Energieträger abschaffen würde)

50% modernisierte Kohlekraftwerke oder Verbrennung von Biomasse (Kohle soll ja noch 200 Jahre reichen)
20% Kernspaltung oder Kernfusion (teuerer Aufbau und aufwendige Brennstoffherstellung)
10% Windkraft (mehr als 10% gibt die Landschaft nicht her)
10% Wasserkraft (Staukraftwerke und Gezeitenkraftwerke)
10% Solaranlagen (Herstellung teuer und Klimazone nicht so wirklich geeignet)

Beim Automobilverkehr:

30% Gas (aus Kohlevergasung oder Verbrennung von Wasserstoff)
30% Biodiesel (mehr gibt die landwirtschaftliche Anbaufläche nicht mehr, Landwirtschafts- und Baufahrzeuge, Autos in ländlichen Gegenden.)
30% Elektroautos (Wasserstoff-Brennzellen oder Akkuwagen; vornehmlich Stadtverkehr, Taxi, Linienbusse)

Der Wasserstoff wird dann wohl zu 70% mit Elektrizität hergestellt und 30% importiert.

Wie gesagt, dass ist jetzt meine unverbindliche Vorstellung und keine Vorraussage.

[-=Nexis=-]

Brennstoffzellen tun eigentlich genau das umgekehrte: sie "verbrennen" Wasserstoff und Sauerstoff (oder zwei andere Stoffe) zu Wasser (oder entsprechend einem anderen Reaktionsprodukt). Brennstoffzellen tragen nichts zum Energieproblem

Sorry wenn ich Dich aufn Boden der Tatsachen runterfowlen muss, aber dieser Satz beweist mir, Du hast nur 50% Ahnung von Brennstoffzellentechnik
Brennstoffzellen funktionieren auch umgekehrt:
Wenn man ihnen Wasser (H2O) und Strom zuführt, erzeugt sie Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O).
(Der Strom elektrolysiert/spaltet das Wasser in 2 Teile Wasserstoff und 1 Teil Sauerstoff auf.)


Sie tragen sehr wohl zum Energieproblem bei. Nett wie ich bin lasse ich Dich aber nicht unwissend sterben; und sage Dir warum

Ich hole n' bisschen aus:
Wenn man Strom von einem Kraftwerk bis zum Endverbraucher transportiert, enstehen bei den Überlandleitungen und bei den örtlichen Trafostationen massivste Verluste.
Denn Überlandleitungen, welche nix anderes wie Stahlseile sind, haben trotz ihrer elektrischen Eigenschaften einen hohen Widerstand (Ohm), welcher sich mit der Länge der Leitung summiert. Wiederstand bedeutet Verlust.
Und die Trafo's - wie der Trafo in Deinem Monitor, vor dem Du gerade sitzt - verbrauchen in der Eingangs-Spule immer Strom, egal ob grade Strom gebraucht wird oder nicht. Egal ob Dein Moni, Dein PC oder Deine Glotze an sind oder nicht, deren Trafo verbraucht permanent Strom. (Klar, wenn sie an sind mehr wie wenn sie aus sind, aber immerhin)

Komme zum Punkt:
Wenn wir jetzt aber den Strom (+Wasser) in Wasserstoff (+Sauerstoff) verwandeln; diesen Wasserstoff über Rohrleitungen zum Endverbraucher liefern; dieser speichert ihn, und beim Endverbraucher den Wasserstoff wieder in Strom und Wasser zurückverwandeln .....
...... hat das den erstaunlichen Wirkungsgrad von 70%.
Sprich die Kraftwerke wenden z.B. 100 Watt auf, um Wasserstoff herzustellen - Der Endverbraucher bekommt mit dieser Menge Wasserstoff immerhin grandiose 70 Watt wieder heraus.
Der Stromtransport über Landleitungen hat nur einen Wirkungsgrad von bestenfalls 33%. Sprich stecke 100 Watt in die Kabel und krieg am andern End' nur 33 Watt wieder raus.

Kleine Zusatzinfo:
In einem H² Auto kann man den Wasserstoff auch in Strom wandeln, um den E-Motor anzutreiben.
Der gespeicherte Wasserstoff wiegt praktisch nix. Benzin dagegen wiegt im Vergleich sehr viel. Wenn Dein Auto mit 100 Liter Volltankst, sind das schon mal 100 Kilogramm


Wenn mehr über Brennstoffzellentechnik wissen willst, leg' ich Dir als Einstieg eins der zahlreich kaufbaren Experimentier-Kits ans Herz
Ich berate Dich gerne darüber.
Hier ist das billigste, was derzeit zu kaufen ist:
www.solarserver.de (H² Brennstoffzellenauto Set)

Gruß Nexis

[blueflash]

@-=Nexis=-:
Sorry, wenn ich mich einfach mal einmische, aber wenn du Bynaus Post gelesen hättest, dann wäre dir klar, wie überflüssig deine Erläuterungen waren!
Naja, ich hatte jedenfalls meinen Spass beim Lesen...

edit: Ich empfehle übrigens allen, die die Sache mit der Leukämiestudie interessiert, den SPIEGEL Artikel in der aktuellen Ausgabe zu diesem Thema. Da wird festgestellt, dass eine ähnlihce Studie in Großbrittanien zu dem Schluss kam, dass praktisch überall, wo viele Menschen in kurzer Zeit hinziehen, das Leukämierisiko erhöht ist. Das wäre eine denkbare Erklärung des Ganzen.

[Enas Yorl]

@Nexis

Deine Rechnung über den Strom-Wasserstoff-Strom Wirkungsgrad ist etwas zu optimistisch. Ein Hochleistungs-Elektrolyseur erreicht heute einen Wirkungsgrad von bis zu 90%. Der Energieaufwand zur Verflüssigung und Hochdruckverdichtung des hergestellten Wasserstoff benötigt dabei etwa 30% der gespeicherten Energie. Einen Transport von flüssigen Wasserstoff durch lange Rohrleitungen kannst du vergessen. Nicht nur wegen der Kühlung, auch bei flüssigen Wasserstoff diffundieren Wasserstoffatome selbst durch Stahlwände. Was Sicherheitsvorkehrungen nötig macht um gefährliche Ansammlungen von Wasserstoff zu vermeiden. Wasserstoffpipelines wären sehr aufwendig und teuer. Da macht der Transport der Energie als Strom und dezentraler W.-Produktion, wesentlich mehr Sinn. Mit Hochvoltgleichstomleitungen reduziert sich der Transportverlust bei 1000km auf 3%. Die aktuellen Wechselstromüberlandleitungen sind ein Produkt des Energieüberflußzeitalters. Brennstoffzellen erreichen Wirkungsgrade von 60 bis 80%, das sind allerdings Laborwerte. Im Alltagsbetrieb in Fahrzeugen werden diese Effizienzwerte wohl nicht ganz erreicht. Ich halte es für realistisch bei von Wasserstoff mit Energie versorgten Fahrzeugen, bis zu 40% der ursprünglich eingesetzten Energie wieder in Arbeit zu verwandeln.
Wasserstoff, H2, Technik, Herstellung, Dampfreformer, Speicherung, Metallhydrid
Bei den Fortschritt den die Akkutechnologie in den letzten Jahren gemacht hat. Ist es allerdings gut möglich das der Wasserstoff das Rennen verliert. In der Energieeffizienz sind moderne Akkus unschlagbar, bis zu 95%. Es fehlt allerdings noch bei Ladezeit und Kapazität. Wobei sich die Fortschritte auf diesen Gebiet jedoch sehen lassen können.
Lithium-Titanat-Akku - Wikipedia

[-=Nexis=-]

@-=Nexis=-:
Sorry, wenn ich mich einfach mal einmische, aber wenn du Bynaus Post gelesen hättest, dann wäre dir klar, wie überflüssig deine Erläuterungen waren!
Naja, ich hatte jedenfalls meinen Spass beim Lesen...

Duhu, ich hab ihn aber gelesen

Sein erster Satz hat mir aber bewiesen, er hat kein Plan wie ne Brennstoffzelle funzt
Aber wenigstens hattest Dein Spaß, hehe

@Nexis

Mit Hochvoltgleichstomleitungen reduziert sich der Transportverlust bei 1000km auf 3%.

Mohoment a mal ^^ Bei der Prozentzahl hast aber ne Null vergessen
Ohne den Strom Hochzutransformieren hat man bei einem 20m Kabel schon 3% Verlust.
Hochtransformiert etwa 30% auf 1000km.
Hab ne Elektrikerlehre hinter mir, mir kannst nicht die Story vom blauen Pferd erzähln

@Nexis

Brennstoffzellen erreichen Wirkungsgrade von 60 bis 80%, das sind allerdings Laborwerte.

Das sind längst nicht mehr nur Laborwerte.
Außerdem ist es nicht nötig den Wasserstoff zu verflüssigen. Somit ist auch das Rohrsystem denkbar.
Wasserstoff ist erst explosiv, wenn mehr als 15% in der Luft ist und dann ein Funke kommt.

Naja, man muss halt von der Bz-Technologie überzeugt sein.
Auf jeden Fall sollten wir von der Atomkraft runterkommen.