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den Platten entlang dem Weg der Strahlung durch die Kammer. Die Funkenspur kann fotografisch oder e-
lektronisch
registriert werden.
Fusion
Bildung eines schwereren Kernes aus leichteren Kernen; dabei wird Energie, die Bindungsenergie, frei. Mögliche
Fusionsreaktionen:
D + T ⇒ 4 He + n + 17,58 MeV,
D + D ⇒ ,27 MeV,
,
3 He + n + 3
D + D ⇒ T + p + 4,03 MeV
D + 3 He ⇒ 4 He + p + 18,35 MeV,
p + 11 B ⇒ 3 4 He + 8,7 MeV.
Die Deuterium-Tritium-Reaktion ist unter allen möglichen Fusionsreaktionen noch am leichtesten zu verwirklichen.
Deuterium ist in genügender Menge in den Weltmeeren vorhanden; Tritium kann aus dem ebenfalls
reichlich verfügbaren Element Lithium mit Hilfe der beim Fusionsprozess entstehenden Neutronen „erbrütet“
werden. Brutreaktionen zur Erzeugung von Tritium aus Lithium:
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Li + n ⇒ He + T + n - 2,47 MeV und Li + n ⇒
4 He + T + 4,78 MeV.
Bei der Fusion müssen zwei Atomkerne - z. B. Atomkerne der Wasserstoffisotope Deuterium und Tritium -
gegen
die abstoßende elektrische Kraft ihrer positiven Kernladungen so dicht zusammengebracht werden,
dass sie verschmelzen. Um ihre gegenseitigen Abstoßung zu überwinden, müssen zwei Kerne mit großer
Geschwindigkeit
aufeinander zufliegen. Die erforderlichen hohen Geschwindigkeiten erhalten die Teilchen
bei hohen
Temperaturen
von rund 100 Mio. Grad.
Die
Atome eines Gases sind dann in Elektronen und Kerne zerlegt, das Gas ist ionisiert. Ein total ionisiertes
Gas wird Plasma genannt. Ein Plasma ist elektrisch leitend, seine Bewegung lässt sich daher durch elektri-
sche und
magnetische Felder beeinflussen. Dies macht man sich in den Fusionsanlagen zunutze, wo man
das heiße Plasma in einen Magnetfeldkäfig einschließt. In einem Magnetfeld wirkt auf die Ladungsträger die
Lorentz-Kraft. Infolge dieser Kraft führen die Ladungsträger längs der magnetischen Feldlinien eine Spiralbewegung
aus. Im Idealfall kann der Kontakt mit der Behälterwand und damit der Wärmetransport zur Wand
unterbunden werden. Als Anordnungen, mit denen Plasmen innerhalb eines Rings magnetisch eingeschlossen
werden können, sind Systeme vom Typ →Tokamak und →Stellarator üblich. →JET, →ITER.
Es ist das Hauptziel der Forschung auf dem Gebiet der Plasmaphysik, nach geeigneten Verfahren zu suchen,
die einen kontrollierten Ablauf der Fusionsreaktion in Form einer Kettenreaktion ermöglichen,
um die
freiwerdenden Energiemengen nutzen zu können. Bei der Fusion von Deuterium und Tritium
zu 1 kg Helium
wird eine Energie von rund 120 Millionen kWh frei. Das entspricht der Verbrennungswärme von 12 Millionen
Kilogramm
Steinkohle.
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