Fusion nur durch Druck erzeugen?

kelloggs · Anmeldungsdatum: 08.06.2014 Beiträge: 244

Ist es möglich Fusion auch bei "Zimmertemperatur" zu erzeugen nur durch erzeugen eines Gasdrucks (Wasserstoffgas), der entsprechend hoch genug ist? Ich bin nämlich wieder dabei einen dreisten Vorschlag zu machen.

Ich sage mal die Idee wurde bestimmt schon mal durchgedacht und ab einem bestimmten Punkt verworfen aber ich würde gerne wissen woran genau diese Idee gescheitert ist.

Es geht um eine einfache, mechanische Vorrichtung die theoretisch Drücke beliebiger Größe zu erzeugen kann - siehe Bild Anhang

Man hat also eine Kammer mit Innengewinde und eine passende "Schraube", die man in die Kammer hineindrehen kann sodass der Innenraum immer kleiner und der Gasdruck im Inneren immer größer wird.

Ich wäre nun dankbar wenn man sich kurz Gedanken über die Spezifikationen einer solchen Vorrichtung machen könnte z.b. wie stark müssten die Wände der Kammer sein um dem notwendigen Druck standzuhalten oder wie "dick" müsste die "Kompressionsschraube" sein damit die notwendige Drehbewegung übertragen kann ohne dass die Schraube reißt; welches Material könnte in Frage kommen um den Drehkräften standzuhalten; als Kraftübertragung könnte ein Hebelarm dienen; bleibt das Gas überhaupt gefangen oder würde es irgendwie durch die Gewindefräsen entkommen; wie könnte man das verhindern usw.

Gedanken dieser Art wären erwünscht und vielleicht könnten wir dann durch Argumentationen zu einem gemeinsamen Einverständnis kommen.

yellowfur · Moderator Anmeldungsdatum: 30.11.2008 Beiträge: 804

Bei der Kernfusion werden große Energiemengen frei, für die die moderne Wissenschaft noch kein perfektes Behältnis gefunden hat - sprich, es wurde noch kein Material gefunden, dass solch hohe Temperaturen und so hohen Druck verträgt und auch lange Zeit der Teilchenstrahlung standhalten kann.
Deswegen benutzt man bei modernen Versuchsreaktoren wie Asdex Upgrade in Garching verschiedene Magnetfelder, die die Fusionsmasse einschließen.

Selbst wenn du für deine Vorrichtung genug Energie aufbringen könntest, um sie in irgendeiner Art zu betreiben (der Wirkungsgrad bei mechanischer Arbeit kann oft sehr gering sein), würde sie den hohen Energien nicht lange standhalten, noch bevor irgendeine Kernfusionsreaktion einsetzt.

Wenn du dich mit dem Thema beschäftigen willst, rate ich dir dazu, erstmal ein bisschen Literatur zu lesen und dann würde ich an deiner Stelle auf jeden Fall auf dem Gebiet der Materialforschung und der Theorie des Elektromagnetismus weiterforschen.

franz · Anmeldungsdatum: 04.04.2009 Beiträge: 11583

Bei der Gelegenheit: Was ist eigentlich von Lockheed Martin zu halten?

kelloggs · Anmeldungsdatum: 08.06.2014 Beiträge: 244

mmh, da stimme ich nicht ganz zu. Man kann ja die freiwerdender Energie durch den Druck regulieren. Wie massiv man so eine Vorrichtung bauen muss damit man den benötigten Druck erzeugen/standhalten kann soll Bestandteil der Diskussion sein.

Ich weiß nicht unter welchem Suchbegriff ich das Nachforschen könnte. Ich stelle mir vor, dass das Gewinde in einem massiven Eisenblock eingefräst und der Eisenblock von Erde umgeben ist - das ist jetzt nur der Gedanke um die notwendige Stabiltät zu erreichen. Irgendwie muss dann natürlich auch ein Wärmetausch stattfinden den der Eisenblock wird sich unweigerlich aber nicht unkontrolliert erwärmen.

Je länger der Hebelarm umso genauer kann man die Drehbewegung/den Druck regulieren (weniger Kraftaufwand beim Drehen aber dafür natürlich ein größerer Weg).

yellowfur · Moderator Anmeldungsdatum: 30.11.2008 Beiträge: 804

Das habe ich grade mal nachgeschlagen, der Konzern und die Personen darum herum waren mir noch nicht bekannt. Es hat schon viele Versuche gegeben, mit irgendwelchen schlecht begründbaren Vorgehensweisen angeblich tragbare Fusionsmaschinen auf dem Markt anzubieten und zu Geld zu machen. Man findet auch nicht viele Details, was die da genau vorhaben oder warum es auf einmal funktionieren sollte, die klassische magnetische Flasche funktioniert als Behältnis nicht (deswegen bin ich auch überrascht, dass die für den high beta reactor wohl ein Zylinderdesign benutzen).

Wikipedia meint noch, dass die high beta configuration auf der Solve for x google konferenz präsentiert wurde. Zumindest das flößt mir ein wenig Respekt ein, weil google normalerweise hochinnovative Dinge fördert und da auch ziemlich Erfolg hat. Aber verlässliche Quellen habe ich nicht gefunden. Eine Quelle war noch vom MIT, aber genau aus der Abteilung, aus der der damalige Doktorand Dr. Thomas McGuire herkam (laut wikipedia). Eventuell hat er die Referenz dann auch selber verfasst. Ich habe also keine verlässlichen Daten und man muss abwarten, was die Zukunft bringt.
Bei der kalten Fusion war die Frage, ob der Prozess jetzt effektiv genug ist oder nicht, eine knallharte Frage der Zahlen und es war ein knappes Ergebnis, das hätte ebenso gut rentabel sein können. Ohne alle Gleichungen zu lösen und das zu simulieren, weiß man es eben nicht.
Und die werden sich hüten, da was preiszugeben.

kelloggs · Anmeldungsdatum: 08.06.2014 Beiträge: 244

Wie kann man berechnen welche Belastung die Fräsen eines Gewindes/Innengewindes aushalten können?

franz · Anmeldungsdatum: 04.04.2009 Beiträge: 11583

Du meinst vermutlich Gewindeflanken - die entstehen beim Fräsen Deines Schrauben-Kraftwerks (Schutzbrille nich vergessen).

Illoran · Gast

Moin,

es wird nicht zu viel bringen sich über diese Art von Fusion Gedanken zu machen. Wir kennen Fusionreaktoren die sich alleine durch das zusammenpressen von Wasserstoffkernen selbst zünden, wir nennen sie Sterne. Im Kern der Sonne herrscht beispielsweise ein Druck von 2e16 Pa (zum Vergleich: Das höchste was im Labor bisher erreicht wurde sind 5e11 Pa). Die bei der Fusion entstehende Energie heizt den Sonnenkern auf 15.000.000 K. Natürlich gibt es kleinere Sterne in denen ein geringerer Druck und eine kleinere Temperatur herrschen, aber die Werte sind immer noch so weit entfernt von allem was man mit einfach mechanischen Hilfmitteln erreichen könnte, das eine solche Schraubpresse niemals eine Fusion induzieren können wird.

mfg Illo

kelloggs · Anmeldungsdatum: 08.06.2014 Beiträge: 244

ich finde die Idee halt interessant weil durch die Schraubenform sich der Druck an den Gewindeflanken (danke Franz) gleichmäßig verteilen kann.

deswegen interessiert mich was für Lösungen bei der Berechnung eines passenden Gewindes herauskommen könnten (z.b. Gewindeflanken mit 1m Dicke und x-Windungen oder 0,5m Dicke und xx-Windungen).

unterschätzt man da nicht die Möglichenkeiten, die man mit einer Schraubpresse bei ausreichender Dimensionierung erreichen kann?

Ich · Anmeldungsdatum: 11.05.2006 Beiträge: 913 Wohnort: Mintraching

kelloggs · Anmeldungsdatum: 08.06.2014 Beiträge: 244

Verbindung zur Realität verloren...

die Vorstellung ist total real und nachvollziehbar. Man kann sich ganze klare Ziele errechnen die man erreichen muss um Bedingungen wie in der Sonne zu erzielen.

Meine Lösung für einen 1x1m Zylinder lautet: ich schließe 50kg Wasserstoffgas in den Zylinder und wenn ich einen Kolben bis auf 2,5 Nanometer an den Zylinderboden presse dann habe ich die benötigten Bedingungen.

Ich habe mir auch errechnet dass wenn ich das nur mit einer Gewichtskraft erreichen will dann bräuchte ich einen Bleiwürfel mit ~6000m Kantenlänge der auf meinem Kolben sitzt um den Koblen bis auf 2,5 Nanometer hineinzudrücken.

Da ist man natürlich im Reich der Märchen aber nun möchte ich wissen ob man diese Kraft nicht auf andere Art und Weise auf den Koblen übertragen kann (z.b. eine Schraube mit 5m Durchmesser und massiven Gewindeflanken). Wie dick müssten die Wände des Zylinders sein um so einem Druck standzuhalten und da solltes es definitiv auch Lösungen geben denn wenn ich eines hier gelernt habe dann das, dass die Starke Wechselwirkung, welche die Atome bindet, selbst bei Bedingungen wie in der Sonne noch ordentlich an Kraftreserven übrigen haben.

p.s. um so eine Schraube in Drehung zu versetzen erwähnte ich bereits eine weitere, einfache, mechanische Vorrichtung - ein Hebel. Da gibts auch diesen Spruch dazu - gib mir einen Hebel der lang genug ist und ich werde die Welt aus den Angeln heben - oder so ähnlich

Ich · Anmeldungsdatum: 11.05.2006 Beiträge: 913 Wohnort: Mintraching

kelloggs · Anmeldungsdatum: 08.06.2014 Beiträge: 244

jetzt müsste ich halt wissen wie man auf so ein Ergebnis kommt. Was sind die genauen Daten von M-xxx Gewinden (Höhe, Anzahl der Flanken, Flankengeometrie usw.) und wie errechnet sich daraus die Stabilität des Gewindes? Wie ändert sich die Stabilität wenn man die Flankengeometrie/Flankentyp ändert? Gibt es vielleicht ein Online Tool das soetwas berechnen kann?

Wie gesagt, die Vorstellung ist sowas von simple und wenn man die benötigten Ziele erreicht dann weiß man auch, dass die Idee funktioniert.

Ich · Anmeldungsdatum: 11.05.2006 Beiträge: 913 Wohnort: Mintraching

Sorry, das hat keinen Sinn.

yellowfur · Moderator Anmeldungsdatum: 30.11.2008 Beiträge: 804

Vorschlag: Such dir das Gasgesetz und Druckgesetz heraus, ein bisschen theoretische Mechanik auch, nimm die Navier-Stokes Gleichungen und Maxwellgleichungen her und berechne dir die Parameter zur Fragestellung. Dann bekommst du präzise Antworten, welche Parameter dieser Versuch oder ähnliche, die du auch schon genannt hast, haben sollten.
Das kostet Zeit und viel Arbeit, aber man kann es ausrechnen. Und bekommt dann Zahlenwerte, die man mit der Realität und den technischen Möglichkeiten vergleichen sollte.

Ich · Anmeldungsdatum: 11.05.2006 Beiträge: 913 Wohnort: Mintraching

Tut mir leid, aber wer bei genannten 6 km Gewindedurchmesser auf der Flankengeometrie herumreitet, der hat mit all dem, was du nennst, nichts zu tun. Da müsste man viel, viel früher anfangen.

kelloggs · Anmeldungsdatum: 08.06.2014 Beiträge: 244

Ich · Anmeldungsdatum: 11.05.2006 Beiträge: 913 Wohnort: Mintraching

Zugfestigkeit ist gegeben in N/mm². Du brauchst den Druck in deiner Kammer, daraus die Kraft. Dann rechnest du, auf welche Fläche diese Kraft zu verteilen ist, damit die Zugfestigkeit für Stahl nicht überschritten wird. Bei Gewinden hat's noch Korrekturfaktoren, aber das ist vollkommen egal für die Größenordnung.

kelloggs · Anmeldungsdatum: 08.06.2014 Beiträge: 244

aber es wirkt ja kein "Zug" auf den Kolben. Wenn ich mein Bild betrachte dann habe ich einen Druck von unten auf den Kolben. Die Gewindeflanken sollten dem Druck gegenhalten bzw. ich glaube der Kernbereich des Gewindes übt Scherkräfte an den Gewindeflanken aus.

Wie kann ich das jetzt systematisch Abarbeiten um zu einem Ergebnis zu kommen?

Ich · Anmeldungsdatum: 11.05.2006 Beiträge: 913 Wohnort: Mintraching

Lichtbogen · Anmeldungsdatum: 03.09.2014 Beiträge: 8

Hi,
begeht man hier nicht einen fundamentalen Denkfehler? Der Aufbau kann nur Gas verflüssigen.
Die Temperaturerhöhung durch die Kompression wird doch von dem massiven Metalldrum abgeführt,
was übrig bleibt, ist flüssiger Wasserstoff.
Grüße

kelloggs · Anmeldungsdatum: 08.06.2014 Beiträge: 244

hallo, ich weiß ja nicht einmal wie du zu diesem "6km" Gewinde Ergebnis gekommen bist. Das einzige was ich berechnet habe war ein 6km Bleiwürfel der die notwendige Masse hätte um die notwendige Kompression zu erreichen.

kelloggs · Anmeldungsdatum: 08.06.2014 Beiträge: 244

anderes Design, höhere Stabilität?

yellowfur · Moderator Anmeldungsdatum: 30.11.2008 Beiträge: 804

Die höheren Elemente sind durch Kernfusion in irgendeiner Sonne zusammengebacken worden und durch deren Explosion in den Weltraum geschleudert worden. Das ist der Grund, warum unsere Erde zum Beispiel Metalle in der Erdkruste enthält. Wenn all das jetzt nur entstehen konnte, weil die Sonne eben so viel Masse hat und dem inneren Druck und der Hitze der Kernfusion ihre Gravitationskraft entgegensetzen kann - wie willst du jemals mit einer Anordnung, die nur aus "simplen" Stoffen besteht, die ursprünglich von Kernfusion geformt wurden, diesen Temperaturen und Drücke standhalten? Was ich sagen will ist, mach dir klar, was für gigantische Dimensionen die Sonne hat. Schau mal nach, was die Zündtemperatur für ein Kernfusionsplasma ist. Guck mal, welchen Reaktorbrennstoff du am Besten nehmen würdest demzufolge. Und schau nach, welche Drücke dabei entstehen. Rechne das durch und du wirst sehen, kein Stoff kann das einfach so aushalten, ohne zumindest gasförmig zu werden.

kelloggs · Anmeldungsdatum: 08.06.2014 Beiträge: 244

tut mir Leid aber ich sehe keinen Grund warum eine "massive Stahlkammer" nicht jeden beliebigen Druck halten kann. Die Bindungskraft zwischen den Atomen in einem x-Meter dicken Zylinderstahlmantel sollte definitiv dazu in der Lage sein einem Druck wie jenem in der Sonne standzuhalten. Ich meine, was stellst du dir unter einem "massiven" Zylindermantel vor? Da sollte kein Blech verarbeitet werden...

Ich kanns nur nochmal erwähnen: die starke Wechselwirkung verhindert, dass die Atome außeinandergerissen werden. Jene Atome die an der Innenseite der Kammer liegen erfahren zwar die volle Kraft des Gasdrucks aber auch diese können nur ein Stück zurückgedrängt werden bevor sie von der Masse der anderen Atome (die Atome im Zylindermantel) an eine Weiterbewegung gehindert werden.

Bei dem neuen Design dreht sich die Mutter sozusagen auf den Zylinder um noch zusätzliche Stabilität vor dem "Zerreißen" zu geben und man läuft nicht Gefahr den Gewindekopf wie beim ersten Design abzudrehen.

Ich · Anmeldungsdatum: 11.05.2006 Beiträge: 913 Wohnort: Mintraching

kelloggs · Anmeldungsdatum: 08.06.2014 Beiträge: 244

diese Art der Kompression findet aber nur bei Gravitation statt. Der Druck wirkt nicht ins Zentrum sondern nach außen und außen hat man eine Übermacht an Stahlatomen, die die Gasatome daran hindern aus der Kammer zu entfliehen. Durch das Gewinde wird die Kraft vieler Atomkerne auf die verhältnismäßig wenigen Gasatome in der Zentralkammer übertragen.

Ich weiß nicht was du mit diesen Vergleichen erreichen willst.

Das technische Problem ist, dass die Gasatome mit einer Kraft von 2,41818E+16 N nach oben gegen den Bolzen drücken wenn man dieselben Werte verwendet wie ich weiter oben. Jetzt möchte ich wissen, ob man diese Kraft mit einem passenden, realitischen Gewinde abfangen kann.

jh8979 · Moderator Anmeldungsdatum: 10.07.2012 Beiträge: 8576

Wie schon mehrmals gesagt ist das aus vielerlei Gründen nicht möglich.

Die Kraft die eine Gewinde ungefähr halten kann ist ~ Durchmesser * Länge des Gewindes * Zugfestigkeit ... das ist in jedem Fall jenseits der von Dir geforderten Kraft.

Zusätzlich wird es nicht möglich sein, die Gewinde so dicht herzustellen, dass kein Gas entweicht bei hohen Drücken (aber immer noch sehr viel kleineren als bei Dir benötigt)...

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18021

Ich · Anmeldungsdatum: 11.05.2006 Beiträge: 913 Wohnort: Mintraching

kelloggs · Anmeldungsdatum: 08.06.2014 Beiträge: 244

Was ist mit der Bindungskraft zwischen den Atomen? Könnte man das mal bitte von dieser Blickrichtung betrachten?

Woher wollt ihr ihr wissen wie Stahl bei diesem Druck reagiert? Der Druck entsteht ja stetig und nicht explosionsartig. Die Coulombabstoßung gilt ja nicht nur zwischen den Gasatomen sondern auch zwischen Gasatomen und Stahlatomen.

Es macht ja keinen Unterschied ob ein paar Atomschichten an der Kammerinnenseite ein bisschen wibly wobly werden. Die gesamte Bindungskraft der restlichen Atome soll diese "Spezialatome" im Zaum halten.

Die Masse gegen ein paar hyperaktive Atome oder demokratisch gesagt: die Mehrheit gewinnt.

p.s. in welcher meiner letzten Zeichnungen wird gezeigt, dass das Gewinde den Zylinder abdichtet?

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18021

kelloggs · Anmeldungsdatum: 08.06.2014 Beiträge: 244

und weiter? dann haben die Innenwände des Zylinders und die Druck ausübende Fläche meines Kolbens halt die Konsistenz von Honig. Das bedeutet ja nicht, dass ich den Kolben nicht weiter hineindrehen und noch mehr Druck auf das Gas ausüben kann.

jh8979 · Moderator Anmeldungsdatum: 10.07.2012 Beiträge: 8576

kelloggs · Anmeldungsdatum: 08.06.2014 Beiträge: 244

dann behauptet ihr die ganze Konstruktion würde sich auf einmal verflüssigen... Wie das?

Würde der komprimierte Kernbereich auf einmal wie eine Luftblase aus der Ummantelung herausschwimmen??

Willi23 · Anmeldungsdatum: 07.02.2014 Beiträge: 174

Keine Ahnung ob man das jetzt verflüssigen nennen kann ... Ich verstehe echt nicht wie du so lange auf dieser absurden Idee verharren kannst ^^ Mach dir halt mal folgendes klar: Du willst das Wasserstoffgas so extrem verdichten, dass deren Kerne sich so nahe kommen, dass sie miteinander reagieren. Und jetzt überleg dir mal, mit was du diesen extremen Zustand des Gases halten willst ... mit Stahl? Oo lol Stahl hat im Vergleich dazu eine lächerlich kleine Dichte. Stahl sind im Wesentlichen irgendwelche Atome die über billige Elektronenbindungen zusammengehalten werden.
Jetzt sollte dir doch eigentlich klar werden, dass du mit einem solchen Gebilde niemals Wasserstoffgas in den gewünschten Zustand bringen kannst ... Bevor der Wasserstoff fusioniert, wird er natürlich sämtliche Bindungen des umgebenen Stahls durchdringen/zerfetzen/mit dem Stahl reagieren.

Einwende gegen diese Anschauung?

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Willi23 · Anmeldungsdatum: 07.02.2014 Beiträge: 174

Das meinte ich mit "durchdringen" ... Ob die Elektronen/Protonen des Wasserstoffs jetzt zuerst im Stahl verschwinden, oder ob da vorher Reaktionen stattfinden, darüber will ich mal keine Aussagen treffen. Aber dass irgendetwas passiert, bevor Fusion eintritt, ist klar Zunge raus

kelloggs · Anmeldungsdatum: 08.06.2014 Beiträge: 244

wow, jetzt haben wir statt verflüssigen verflüchtigen bzw. diffundieren...

Der Stahl/die Eisenatome werden sich an der Wirkfläche/der Kammerinnenseite natürlich auch verdichten meint ihr nicht auch? Dadurch sollte die einsperrende Wirkung der Eisenatome bei jedem Druck vorhanden bleiben. Der Unterschied ist halt der, dass die Wasserstoffatome ab einem gewissen Druck sagen, ne jetzt reichts, jetzt machen wir Heliumatome. Die Eisenatome werden hingegen völlig unbeeindruckt bleiben und ihren "verdichteten" Abstand zueinander einhalten.

Mich interessiert an den genannten Argumenten jedoch eine Sache: Wie verteilt sich der Druck im Eisen bei dieser Anordnung bzw. wie wird der Druck im Eisen übertragen?

Ich bin ja jetzt immer davon ausgegangen, dass nur eine kleine Schicht an Atomen den Bärenanteil des Drucks tragen müssen (und dabei seltsame Zustände annehmen) aber ab einer Gewissen Distanz zu "Ground Zero" müsste man ja wieder einen gewohnten Stahl in bekannter Konsistenz haben oder verdrehe ich gerade die Prinzipien wie man Druck ausüben kann?

Muss die gesamte Säule/der gesamte Kolben unter diesem unwirklichen Druck stehen damit der Druck überhaupt bis zur Kompressionskammer übertragen wird??

p.s. neue Überlegung - was wäre wenn der Kolben bzw. die Kammer die Form eines Kegels haben? Dann würde der Gasdruck nicht direkt auf eine plane Fläche wie beim Zylinder wirken sondern.... naja, anders halt - siehe Bild.

Willi23 · Anmeldungsdatum: 07.02.2014 Beiträge: 174

Okay, dein Stahlblock soll sich während des Vorgangs also von alleine mit verdichten. Wie stellst du dir das genau vor? während du die 50kg Wasserstoff auf den Nanometerbereich komprimierst, komprimiert sich auch dein (6km)^3 Stahlblock ganz von alleine auf Nanometergröße?