Kernfusion durch extremes elektr. Feld - möglich oder nicht?

Lesenswert zu Deinem Thema:
http://www.heise.de/tr/artikel/Heisse-Zwerge-3112095.html

vermutlich aus den Elektroden...
obwohl das theoretisch gehen sollte. Da nehmen wir ein unendliches oder 
zumindest räumlich großes Vakuum in dem sich zwei elektroden in genügend 
großem Abstand befinden. zwisch diesen Elektroden erzeugen wir eine 
genügend große Spannung. Nun geben wir einige geladene Teilchen 
(vorzugsweise Lithium-Ionen o. ä.) zwischen diese Elektroden. Die 
Anordnun wirkt nun als Linearbeschleuniger. Prallen die geladenen 
Teilchen nun aufeinander oder auf eine der Elektroden und sind sie dabei 
schnell genug und haben wir viel Glück ...
So ähnlich macht man das auch in real.

Dafür brauchst Du kein extremes Feld. Es gibt ein Verfahren namens 
Intertial Electrostatic Confinement (Elektrostatischer 
Trägheitseinschluss), mit dem Du mit relativ wenig Aufwand eine 
Kernfusion einleiten kannst. Leider ist der Wirkungsgrad so schlecht, 
dass man immer mehr Energie reinstecken muss als herauskommt. Ein paar 
Verrückte in USA (wo sonst) haben das sogar mal im Bastelkeller 
aufgebaut

Johann L. schrieb:
> Warum gibt es im Vakuum keinen Durchschlag?

Weil es keine freien Ladungsträger gibt. Abgesehen von den sich 
hypothetisch bildenden und wieder zerstrahlenden Teilchen und 
Antiteilchen. [1] Die Ladungsträger würden da nur durch Feldemission aus 
den Elektroden herkommen.

Aber so extrem kann die Feldstärke gar nicht sein, um die Coulomb-Kraft 
zu überwinden. Selbst unsere Sonne würde nicht funktionieren ohne den 
Tunnel-Effekt. [2]



[1] https://de.wikipedia.org/wiki/Casimir-Effekt
[2] https://de.wikipedia.org/wiki/Coulombwall

Die Frage soll wirklich rein theoretisch sein. Natürlich bekommt man 
auch im Vakuum nicht derartige Feldstärken hin. Aber es gibt schon ein 
paar Tricks, die Durchschlagspannung leicht zu erhöhen. Ob auf zur 
Fusion nötige Werte, soll erstmal einerlei sein. Mir geht es um die 
Frage, ob ein extremes Feld überhaupt zur Fusion führen kann. Ggf. sind 
ja nur die Elektronen quängelig, evtl. interessiert das die Kerne aber 
rein gar nicht, auch bei unendlicher Feldstärke?!

Also, angenommener Aufbau:

2 Elektroden mit 1um Abstand, mit Super-Isolator X dazwischen, der 
Billiarden Volt ohne Durchbruch verträgt. Interessiert das die Kerne 
überhaupt, oder nicht?

Wie genau stellst du dir jetzt "Fusion" vor?
Und extreme Feldstärken hat man in der Praxis schon bei Halbleitern, 
z.B. am pn-Übergang oder am Gateoxid. Da hat man auch schon einige MV/m, 
weil die Strukturen so klein sind.

Kernfusion findet statt, wenn zwei positiv geladene Kerne die 
Coulomb-Barriere überwinden und sich so nahe kommen, dass die schwache 
Kernkraft wirksam wird. [1]

Makroskopische Modelle sind in der subatomaren Welt nur noch 
eingeschränkt tauglich.

Wenn du versuchst, einen Platenkondensator mit idealem Dielektrikum 
immer weiter aufzuladen, kommt es irgendwann zur Feldemission [2] von 
Elektronen, wobei auch hier schon der Wahrscheinlichkeitscharakter 
deutlich wird.

Wenn du einfach nur Elektronen in den Atomkern schießen willst, 
provozierst du nur den Epsilon-Zerfall [3]. Da fusioniert aber nichts, 
sondern im Gegenteil: Die Kernladungszahl verringert sich sogar.

[1] https://de.wikipedia.org/wiki/Schwache_Wechselwirkung
[2] https://de.wikipedia.org/wiki/Feldemission
[3] https://de.wikipedia.org/wiki/Elektroneneinfang

M.N. schrieb:
> Kernfusion findet statt, wenn zwei positiv geladene Kerne die
> Coulomb-Barriere überwinden und sich so nahe kommen, dass die schwache
> Kernkraft wirksam wird.

Gewöhnlich nicht die schwache, sondern die starke Wechselwirkung!

Robert S. schrieb:
> im endeffekt ist es bei "künstlicher" fusion ja immer eine
> elektromagnetische ursache, ob atombombe, fusor, tokamak oder
> laserblitz.

Deine defekte Umschalttaste mag ja eine elektromagnetische Ursache 
haben...

Aber Deine obige Aussage mag ich so nicht stehen lassen. Im wesentlichen 
muss man ja nur die elektrostatische Abstossung der beiden positiv 
geladenen Atomkerne überwinden, damit sie sich so nahe kommen können, 
dass die kurzreichweitige starke Kernkraft dominiert und damit die 
Fusion herbeigeführt ist. Und dazu müssen die Kerne eben mit hoher 
Geschwindigkeit aufeinander zu fliegen. Die Geschwindigkeit kann einfach 
aus der hohen Temperatur resultieren, oder daraus, dass man die Teilchen 
irgendwie beschleunigt, sei es durch elektrostatische oder dynamische 
Felder.

Wenn jetzt einer sagt, ja aber bewegte Ladungen erzeugen ja Felder, dann 
mag er mit Harald weiterdiskutieren.

Irgendwie glaube ich das Kurt hier bald auftaucht...weiß auch nicht 
warum...

offtopic

https://www.youtube.com/watch?v=KqXWdHyv1ps

lol

Salewski schrieb:
> Im wesentlichen
> muss man ja nur die elektrostatische Abstossung der beiden positiv
> geladenen Atomkerne überwinden, damit sie sich so nahe kommen können,
> dass die kurzreichweitige starke Kernkraft dominiert und damit die
> Fusion herbeigeführt ist.

So ist es.


Salewski schrieb:
> Und dazu müssen die Kerne eben mit hoher
> Geschwindigkeit aufeinander zu fliegen.

Das ist allerdings nur der übliche Weg. Es ergibt sich sicherlich ein 
großer Spielraum, was Temperatur und Druck anbetrifft. Mit unendlichem 
Druck kann man wohl auch bei Raumtemperatur fusionieren, und bei 
extremer Temperatur fast ganz ohne Druck.



M.N. schrieb:
> Feldemission

Woher kennt man denn die dazu bei Wiki angegebenen 10^9V/m? Ist das 
errechnet? Solche Feldstärken wären ja schon wirklich extrem.

Marc H. schrieb:
> Das Ding fusioniert Wasserstoff zu
> Helium. Kann man zu Hause nachbauen

Beides zusammen hört sich zu 100% nach Pseudowissenschaft an.

Hi, Fragender,
>
> Beides zusammen hört sich zu 100% nach Pseudowissenschaft an.

Ja, hört sich so an, ist aber nicht.
Besonders beeindruckt hat mich die Variante mit der Pyramide aus 
pyroelektrischem Material.
Wird sie aufgeheizt (vielleicht auch wieder abgekühlt), entstehen an 
ihrer Spitze Feldstärken, bei denen Wasserstoff  Deuterium  Tritium zu 
Helium fusioniert - und Neutronen freigesetzt werden.

Die Energiebilanz ist für die Energieerzeugung entsetzlich schlecht.
Gut aber ist für Prüf- und Messbeamte, dass sie keine bleigeschützte, 
radioaktive Neutronenquelle tragen müssen, sondern die Neutronen erst 
auf Befehl kommen.


Ciao
Wolfgang Horn

Warum soll bei den Dingern was fusionieren? Das nutzt doch 
vergleichsweise minimale Feldstärken. Auch erzeugen die Bastler da 
allenfalls ein Grobvakuum. Kaum sind die China-Billigpumpen 
eingeschaltet, geht die Fusion schon munter los...ist doch reichlich 
lächerlich.
Im Vergleich zu den Teilen wäre das von mir im Hinterkopf Geplante ja 
glatt zur Fusion von Quarks geeignet...;-)

Robert S. schrieb:
> Wer ist Harald?

Du guckst wohl nicht so oft alpha-Centauri auf BR-Alpha bzw. ARD-Alpha, 
wie es jetzt genannt wird. https://de.wikipedia.org/wiki/Harald_Lesch

Fragender schrieb:
> Nur mal rein gedanklich....wenn man (ohne Durchschlag) eine
> wirklich
> extreme elektrische Feldstärke erzeugen könnte, wäre es dann denkbar,
> daß es zur Kernfusion kommt?
> Es geht bei der Frage nicht darum, daß man solche Felder sowieso nicht
> aufbauen kann. Nur, ob angenommene, EXTREM ausgleichswillige Elektronen
> ggf. auch auf die Kerne einen entsprechend starken Einfluss haben
> würden.

Hallo
Am Schluss liest man, das es auch Kerne gibt, naja ok.
Da sind hohe Feldstärken und wahrscheinlich freie Kerne.
Wie lange würden diese Feldstärken bestehen?
Elektronen treten aus, Kerne werden ionisiert und fast jedes Teilchen 
wird beschleunigt, das Feld wird davon kurzgeschlossen, nur wo ist das 
fusionierende Element?
Richtig, bzw. philosophisch richtig wäre es zu sagen, hohe Feldstärken 
sind stark unnatürlich, so ähnlich wie Temperatur, Struck, Strahlung 
etc..
Ich frage mich sowieso, warum Elektronen nicht in den Atomkern fallen, 
da sich beides ja anziehen müsste. Sind die Kerne etwa unendlich klein, 
so das die Elektronen immer daneben treffen??
Mal was anderes, wieso immer Fusion? Wieso nicht H spalten??

MfG

Matthias

Sorry, Druck, nicht "Struck"...

Fragender schrieb:
> Woher kennt man denn die dazu bei Wiki angegebenen 10^9V/m? Ist das
> errechnet? Solche Feldstärken wären ja schon wirklich extrem.

So extrem sind die Feldstärken gar nicht, siehe:
https://de.wikipedia.org/wiki/Durchschlagsfestigkeit
Berechnen kann man das über die Energiebarriere zwischen dem Leiter und 
dem Isolator und aus der Bandverkippung des Isolators d.h. der 
Feldstärke.

Feldemission ist auch ein sehr üblicher Mechanismus der bspw. bei einem 
MOSFET für den Gate-Leckstrom bei höheren Spannungen verantwortlich ist, 
wie sich aus M.N.s Antwort schon andeutet. Außerdem sollte die 
Feldstärke gar keine zu große Rolle spielen, wichtig ist ja die Energie 
der Teilchen und nicht deren Beschleunigung d.h. die Spannung und nicht 
die Feldstärke. Dabei ist natürlich auch der Druck wieder wichtig, 
Stichwort mittlere freie Weglänge, Rekombination etc...

Fragender schrieb:
> Kaum sind die China-Billigpumpen
> eingeschaltet, geht die Fusion schon munter los...ist doch reichlich
> lächerlich.

Sicherlich verwechseln viele beeindruckte Bastler das normale 
Plasmaleuchten mit "Kernfusion". Problematisch könnte die Ionisation des 
Gases evtl. dadurch sein, da sie ein Faktor ist, den man bei der 
Energiebilanz mit bedenken sollte. Schließlich müssen die Atomkerne ja 
erstmal ihre ganzen Elektronen loswerden um fusionieren zu können und 
das frisst bestimmt schon eine Menge Energie/Leistung, zumal die ständig 
rekombinieren.

Matthias Kattelmann schrieb:
>Wieso nicht H spalten??

Spalten kann man ja nur, wenn es mehrere Protonen gibt.
Wenn ich mich richtig erinnere hat ja Wasserstoff nur
ein Proton.

Fragender schrieb:
> Nur mal rein gedanklich....wenn man (ohne Durchschlag) eine wirklich
> extreme elektrische Feldstärke erzeugen könnte, wäre es dann denkbar,
> daß es zur Kernfusion kommt?

Dir ist hoffentlich bekannt, welche Ladung ein Proton hat und daß man 
davon mehrere zusammenquetschen müßte - und daß die "Kernkraft" also die 
Starke Wechselwirkung auf kurze Distanz dramatisch stärker ist als 
alle anderen WW?

Wenn du unbedingt deine eigene Kernfusion im Kleinen haben willst, dann 
bau dir nen Beschleuniger, der so etwa 130 keV an Beschleunigung 
draufhat und der Deuteriumkerne auf ein Target schießen kann, welches 
mit Tritium vollgesaugt ist. That's it. Aber der Wirkungsgrad ist wie 
gesagt unterirdisch.

W.S.