Warum gibt es in einem Fusor keine Kettenreaktion der Fusio?

Mr. Fusor · Gast

Was ich schon immer mal wissen wollte.

Ein Farnsworth-Hirsch-Fusor ist ein Behältnis mit einem nahezu Vakuum in dem man ein fusionsfähiges Gas, z.B. Deuterium eingefüllt hat.
Mit der Zugabe von elektrischer Energie wird dann das Gas im Zentrum so heiß, dass dort Fusionsprozesse von Deuteriumatomen stattfinden können.
Weiter heißt es, dass man mehr Energie reinstecken muss, als man raus bekommt.
So weit so gut.

Letzteres muss also bedeuten, obwohl bei der Fusion von ein paari Deuteriumatomen Energie freigesetzt wird, diese Energie nicht genügt, um die weiteren Deuteriumatome im Behältnis zu fusionieren.
Aber woran liegt das genau?

Sind die Atome nicht dicht genug beieinander? Ist der Druck also zu gering?
Oder wird bei der Fusion nicht genug Energie freigesetzt, um auch die anderen Deuteriumatome in der Nähe auf Temperatur zu bekommen?
Oder geht zu viel der Energie einfach in Form von Wärmeabstrahlung und sonstiger Strahlung verloren?
Und wenn das der Fall ist, warum versucht man dann nicht mit zusätzlicher elektrischer Energie über ein größeres Volumen verteilt die Fusionsrate zu erhöhen?
Normalerweise müsste sich, selbst wenn man die ganze elektrische Energie in einem Punkt konzentriert, sich die Energie dann von diesem Punkt aus ausbreiten, so dass sich das Volumen, in dem Deuteriumatome fusioniert werden können, erhöht.
Und wäre es nicht so, dass mit steigendem Volumen auch die Fusionsrate in der dritten Potenz zunimmt, weil ein Volumen sich ja nicht nur auf einer Scheibe ausbreitet, sondern eben im 3d Raum und somit immer mehr Deuteriumatome in den Bereich kommen, je größer das Volumen wird.

Mit größerem Volumen müsste es also demnach auch mehr Fusionsprozesse geben und somit schlagartig auch mehr Energie freigesetzt werden können.

Noch eine kleine Ergänzung.
Die Frage bezieht sich auf Fusoren allgemein.

Das schließt also auch einen Polywell Fusor mit ein, der einen leicht anderen Aufbau als ein Farnsworth Hirsch Fusor haben soll.

Zwei Beiträge zusammengefasst, damit es nicht so aussieht, als ob schon jemand antwortet. Steffen

gast_4711 · Gast

Kurzantwort:

Es werden Deuterium und Tritium Isotope ionisiert. Diese Ionen werden in einem elektrischen Feld eingeschlossen. Sie besitzen nicht genügend Energie um zu fusionieren. Von außen werden auf diese eingeschlossenen Ionen weitere gleichartige Ionen mit ausreichend hohere Energie geschossen um Fusionsreaktionen einzuleiten. Bei diesen Kernreaktionen werden Neutronnen freigesetzt, die ein Teil der Energie davon tragen. Sobald das beschießen von außen aufhört ist nicht mehr genügend Energie vorhanden den Fusionprozess weiter fortzuführen. Das elektrische Feld herkömmlicher Geräte reicht nicht aus um die Ionen mit ausreichend hohen Temperaturen für eine eigenständige Kernfusion festzuhalten.

Dieses Gerät wird verwendet um Neutronenstrahlen für die Forschung, Materialprüfung oder medizinischen Therapie zu erzeugen.

Die meisten Fusionsreaktormodelle arbeiten anders. Es werden Ionen bzw. ein Plasma bestehend aus den Ionen und Elektronen in ein Magnetfeld eingeschlossen. Die eingeschlossenen Ionen werden so stark erhitzt das bei Stößen zwischen schnellen Ionen Fusionsreaktionen zustande kommen ohne Teilchenbeschuss von außen.

P.S. Es gibt allerdings wohl auch Ansätze den Farnsworth-Hirsch-Fusor in Richtung Fusionsreaktor weiter zu entwickeln. Als Konkurrenz zum Prinzip mit dem Plasmaeinschluss durch Magnetfelder.

Mr. Fusor · Gast

Danke für deine Antwort.

Leider bin ich jetzt immer noch genauso schlau wie vorher.
Das grundsätzliche Prinzip, auch das der anderen Reaktoren ist mir nämlich schon durchaus bekannt.

Es wird ja weiter Energie von außen zugeführt und wenn Fusionsprozesse stattfinden, hat man lokal noch zusätzliche Energie, warum reicht das nicht um auch die anderen Atome in der Nähe zu fusionieren?

Den anderen Ansatz auf den du dich beziehst sind die Polywell Fusoren von Robert W. Bussard ( † 6. Oktober 2007). Es gab von ihm mal einen langen Vortrag dazu auf Google Tech Talk. Er müsste sich noch auf Youtube finden lassen.