Trennenergie/ Bindungsenergie

Um einen Kern in seine Bestandteile zu zerlegen, wird Energie benötigt. Die Menge der Energie entspricht genau der Energiemenge, die bei der Zusammensetzung der einzelnen Kernteile freigesetzt wird. Diese Energie nennt man Bindungs- oder Trennenergie.


Verhältnis von Energie und Masse

Da Energie gleich Masse ist, sind alle Bestandteile eines Kerns, nachdem er in seine einzelnen Bestandteile zerlegt wurde schwerer, als der Kern vor der Zertrennung war. Diesen Vorgang nennt man auch Massendefekt. Je größer der Massenverlust bei der Kernentstehung ist, desto fester sind die Kernteilchen aneinander gebunden.


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Kernbindungsenergie in Abhängigkeit von der Kernmasse

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Der Graph beschreibt das Bestreben der Elemente, die maximale Bindungsenergie pro Nukleon (mit der Protonenzahl nimmt auch die Anziehungskraft des Kerns zu; Wenn die "Grenze" erreicht ist, an der die dazugewonnenen Protonen zu weit vom Inneren entfernt sind, um angezogen zu werden, sinkt sie wieder, denn jedes neue Proton senkt den Durchschnitt der benötigten Bindungsenergie; Deshalb sind auch alle Elemente mit zu hoher Protonenzahl radioaktiv.) und somit den Idealzustand zu erreichen. Dies können sie, indem sie Nukleonen aufnehmenoder abgeben. Im Idealzustad befinden sich Elemente mit der Protonenzahl 56, wie zum Beispiel Eisen. Je weiter ein Element hiervon entfernt ist, desto größer ist sein Bestreben, den Idealzustand zu erlagen. Je weiter rechts ein Element von Eisen entfernt ist, desto größer ist das Bestreben, Protonen abzugeben. Das nennt man Kernzerfall oder Kernspaltung. Je weiter links ein Element von Eisen steht, also aus je weniger Nukleonen es besteht, desto größer ist das Bestreben, Protonen aufzunehmen. Dies nennt man Kernfusion

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Die Sonne

Leichte Kerne können miteinander verschmelzen, wodurch schwerere Kerne entstehen, deren Teilchen stärker aneinander gebunden sind. Ein gutes Beispiel für diesen Vorgang bietet die Sonne. Die Sonne wird zum Leuchten gebracht, indem sich Heliumatome und Wasserstoffatome verbinden, wodurch Energie freigesetzt wird. Hierbei verliert die Energie allerdings ständig an Masse, nämlich 4 Milionen Tonnen pro Sekunde. Da jedoch die Sonnemase ca. 2x10 hoch 30 kg beträgt; ist die verlorene Masse im Verhältnis eher gering. Rein theoretisch hätte die Sonne in 15 Bilionen Jahren keine Masse mehr. Die Sonne wird in ca. 5 Mio. Jahren alle Heliumatome verbrannt haben und stirbt dann.


Fusionskraftwerke, Energiequelle der Zukunft


In einem Fusionskraftwerk wird Plasma als Brennstoff genutzt. Dieses Plasma besteht aus Nukliden. Das Prinzip des Fusionskraftwerkes wurde von der Sonne inspiriert. In einem Fusionskraftwerk wirken ähnliche Reaktionen wie auf der Sonne. Folgende Verbindungen können als Brennstoffe genutzt werden: Deuterium-Tritium, Deuterium-Deuterium oder Deuterium-Helium-3 und Helium-3-Helium-3. Um in dem Kraftwerk Energie zu gewinnen, müssen die Atomkerne miteinander verschmelzen; diese geben dabei Energie in Form von Neutronen- und Gammastrahlung ab. Durch Teilchenbeschleuniger werden die Ionen Beschleunigt, um die gegenseitige Abstoßung der Kerne zu überwinden. Um diese Reaktion zu erhalten, muss das Plasma auf über 100 Mio. °C gebracht werden. Ein Teil der entstandenen Energie wird für die weitere Verschmelzung gebraucht, der Rest wird zur Erwärmung des Kühlwassers benötigt, um damit die Dampfturbine zur Energie Gewinnung zu betreiben.


Gesamtradius (über alles) : 17 Meter
Höhe (über alles) : 23 Meter
Großer Plasmaradius : 7 Meter
Plasmahöhe : 6 Meter
Plasmabreite : 3,4 Meter
Plasmavolumen : 760 m³
Magnetfeld : 9 Tesla
Maximaler Plasmastrom : 12 Megaampere
Starthezung & Stromtrieb : 60 Megawatt
Wandbelastung durch Neutronen : Ca. 3 Megawatt/ m²
Fusionsleistung : 3000 Megawatt
Brenndauer : Dauerbetrieb


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