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.
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Fragender schrieb: > wenn man (ohne Durchschlag) eine wirklich > extreme elektrische Feldstärke erzeugen könnte Also im Vakuum. Wo sollen da die Atomkerne herkommen, die du fusionieren willst?
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
Hp M. schrieb: > Fragender schrieb: >> wenn man (ohne Durchschlag) eine wirklich >> extreme elektrische Feldstärke erzeugen könnte > > Also im Vakuum. Warum gibt es im Vakuum keinen Durchschlag?
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?
M.N. schrieb: > Johann L. schrieb: >> Warum gibt es im Vakuum keinen Durchschlag? > > Weil es keine freien Ladungsträger gibt. Ladungsträger können aber erzeugt werden, etwa durch Produktion von Elektron-Positron-Paaren. Das ist natürlich jenseits klassischer Elektrodynamik, die sowas wie Paarerzeugung nicht kennt. https://en.wikipedia.org/wiki/Schwinger_limit Die Potentialdifferenz müsste mindestens 2·511 kV sein damit sich überhaupt Paare bilden können.
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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: > ja das geht. > > https://de.wikipedia.org/wiki/Elektrostatischer_Tr%C3%A4gheitseinschluss Das dient aber nur zum Einschluss eins Plasmas, nicht primär zur Fusion:
1 | Das Konzept des elektrostatischen Trägheitseinschlusses zum Erzielen |
2 | von Kernfusion beruht darauf, dass Deuterium- und/oder Tritium-Ionen durch |
3 | ein elektrisches Feld in einem kleinen Raumbereich gehalten und von außen |
4 | mit weiteren, energiereichen Ionen der gleichen Art(en) bombardiert werden. |
5 | Im Gegensatz zu Kernfusionsreaktoren mit magnetischem Einschluss ist die |
6 | Energie beim Stoß also nicht durch die Temperatur des Plasmas gegeben, |
7 | sondern es können mittels hoher Beschleunigungsspannungen höhere |
8 | Ionenenergien verwendet werden. |
Die Fusion wird also erst durch dieses "Bombardement" herbeigeführt.
Hp M. (nachtmix) : Wo sollen da die Atomkerne herkommen.... ??? (Gast) : vermutlich aus den Elektroden... ist das die kommende Generation an Kernphysikern? Ansonsten: schöner Trollbeitrag!
Johann L. schrieb: > Die Fusion wird also erst durch dieses "Bombardement" herbeigeführt. irgendwo wird das ionen-bombardement ja auch durch ein elektrisches feld verursacht. im endeffekt ist es bei "künstlicher" fusion ja immer eine elektromagnetische ursache, ob atombombe, fusor, tokamak oder laserblitz. bin aber grad draufgekommen, dass das so oder so nichts mit der ursprünglichen frage zu tun hat, worauf auch immer die abzielt, darum eod.
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...
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.
Johann L. schrieb: > Das dient aber nur zum Einschluss eins Plasmas, nicht primär zur Fusion Es gibt noch einen Farnsworth-Fusor. Das Ding fusioniert Wasserstoff zu Helium. Kann man zu Hause nachbauen und ist extrem gesundheitsschädlich wegen der Neutronenstrahlung. https://en.wikipedia.org/wiki/Fusor
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
Salewski schrieb: > Deine defekte Umschalttaste mag ja eine elektromagnetische Ursache > haben... Im weitesten Sinn sicher. > 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. "nur"... > 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. Temperatur ist ja auch nur ein Effekt der durch elektromagnetische Kräfte übertragen wird bzw. entsteht. Vom beschleunigten Teilchen aus gesehen ist ein statisches elektrisches Feld sicher nicht statisch. > Wenn jetzt einer sagt, ja aber bewegte Ladungen erzeugen ja Felder, dann > mag er mit Harald weiterdiskutieren. Unbewegte Ladungen tun das in diesem Bild ja auch. Wer ist Harald? Fragender schrieb: > 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. Druck und Temperatur sind nicht voneinander unabhängig. Man kann nicht das eine gross machen und das andere klein halten. Unendlicher Druck ist so oder so Unfug. Ich wollte nur darauf hinaus, dass die ursprüngliche Frage in der Hinsicht ungenau bis sinnlos ist, da ja so oder so jede (zumindest vom Menschen hergeführte) Kernfusion das Ergebnis "extremer" elektromagnetischer Feldstärken ist, und die konkrete Ausgestaltung selbiger unter "Details" fallen. Auf einem Neutronenstern sieht die Sache anders aus.
> .. Pseudowissenschaft
Lies doch die Story mal nach
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
Matthias Kattelmann schrieb: > Ich frage mich sowieso, warum Elektronen nicht in den Atomkern fallen, > da sich beides ja anziehen müsste. https://de.wikipedia.org/wiki/Elektroneneinfang Aber die Elektronen "fallen" nicht in den Kern, da sie nicht um diesen kreisen. > Sind die Kerne etwa unendlich klein, Nein. Atomkerne sind nicht elementar und haben damit endliche Größe. > so das die Elektronen immer daneben treffen?? s-Elektronen haben ihre größte Aufenthaltswahrscheinlichkeit sogar im Kern; aber was sollen sie da? Was soll z.B. aus einem Elektron und einem Proton werden unter Berücksichtigung aller Erhaltungsgrößen wie Leptonen- und Hadronenzahl? Und damit ein Neutron entstehen kann fehlt i.d.R. die Energie — es sei denn, du lebst in einer Höhle auf einem Neutronenstern...
Matthias Kattelmann schrieb: > 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?? Das hat man sich vor über 100 Jahren auch gefragt und dann schlussendlich die Quantenmechanik etc. bis zum Standardmodell entwickelt, was das dann auch zufriedenstellend erklärt.
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.
W.S. schrieb: > Dir ist hoffentlich bekannt, welche Ladung ein Proton hat und daß man > davon mehrere zusammenquetschen müßte ...und so als grobe Hausnummer: Die elektrische Abstoßung zwischen 2 Protonen ist ca. um den Faktor 1.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 größer als deren gravitative Anziehung. Die Kräfte sind vergleichbar weil beide mit 1/r² gehen.
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Hab jezt nicht alles durchgelesen, weil es wieder ins gegenseitige draufhauen abgleitet. Ich will nur mal anmerken, das die Kernfusion selbst kein Problem darstellt, so eine Kernfusionsanlage ist soger auf einem Marsrover im Einsatz. Nur dienen diese Dinger als Neutronenquellen, und sind völlig ungeeignet um damit nutzbare Energie zu "erzegen", es ist aber Kernfusion! https://en.wikipedia.org/wiki/Neutron_generator http://www.raumfahrer.net/raumfahrt/curiosity/dan_msl.shtml Energieerzeugen mit Kernfusion klappt auch recht gut als Bombe, aber leider nicht als Kraftwerk ;) Leider wird von den meisten Menschen Kernfusion mit Kernfusionskraftwerk gleichgesetzt, was oft zu Verwirungen führt. Wer mal ein wenig tiefer in das Gebiet einsteigen möchte, dabei geht es aber hautsächlich um Tokamak und Stellarator: http://www.amazon.de/Plasmaphysik-Fusionsforschung-Michael-Kaufmann/dp/351900349X
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