115 31 Die größte Explosion aller Zeiten Kernfusion liefert unglaublich viel Energie. Das will man sich natürlich auch auf der Erde nutzbar machen. Statt gefährlichem, radioaktiven Abfall wie bei der Kernspaltung, entsteht bei der Fusion nur Helium, ein harmloses Gas. Außerdem ist der Brennstoff für die Fusion, nämlich Deuterium (1 2 H) und Tritium ( 1 3 H; siehe B 30.14, S. 101); praktisch unerschöpflich vorhanden. Das klingt nach der perfekten Energiequelle für die Zukunft. Aber es gibt große Herausforderungen ( A 9 )! Für Kernfusion braucht man nicht nur Megahitze, sondern auch ultrahohen Druck. Im Inneren der Sonne zum Beispiel ist der Druck etwa 100 Milliarden Mal so groß wie in der Erdatmosphäre. Diesen gigantischen Druck kann man im Labor nicht erzeugen. Damit man das mit der Kernfusion trotzdem hinbekommt, muss man die Temperatur mindestens 6-mal so hoch machen, wie im Inneren der Sonne, also 100 Millionen Grad. B 31.22 Der Tokamak-Fusionsreaktor. B 31.23 Der Tokamak-Reaktor von innen gesehen. Kein Material hält solche Temperaturen aus. Deshalb arbeiten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mit speziellen Magnetfeldern (B 31.22), um das heiße Gas in der Luft zu halten, ohne dass es die Wände des Reaktors berührt. Warum schwebt das Gas? Bei diesen hohen Temperaturen werden die Elektronen von den Atomkernen weggerissen. Das Gas ist ionisiert, also in geladene Teilchen zerlegt, und ein sogenanntes Plasma. Diese geladenen Teilchen kann man mit Magneten in Schwebe halten. Momentan benötigen Fusionsreaktoren allerdings noch mehr Energie, als sie freisetzen – das ist natürlich nicht das Gelbe vom Ei. Die Serienreife wird nicht vor 2050 erwartet. In gewisser Weise gibt es künstliche Kernfusion schon seit 1952, allerdings nur in unkontrollierter Form. In diesem Jahr wurde nämlich in den USA die erste Wasserstoffbombe (B 31.24) gezündet. Für diese braucht man eine Atombombe als Zünder – das musst du dir mal vorstellen! Bei ihrer Explosion entstehen etwa 100 Millionen Grad. Diese enorme Hitze zündet den eigentlichen Sprengsatz, der zum Beispiel aus Deuterium besteht. Die Hitze der Kernfusion bewirkt dann die eigentliche, stärkere Explosion ( A 8 ). Die Zar-Bombe, die 1961 in Russland zu Testzwecken gezündet wurde, erzeugte die größte, jemals von Menschen verursachte Explosion. Die dabei freigesetzte Explosionskraft kann spielend die gesamte Feuerkraft des Zweiten Weltkrieges übertreffen – inklusive beider Atomschläge auf Japan (B 31.25). B 31.25 Atompilzgrößen der Hiroshima-Bombe und der stärksten Wasserstoffbombe aller Zeiten, der Zar-Bombe. Diese hatte etwa die 5-fache Sprengkraft von Ivy Mike (B 31.18). B 31.24 Schematische Darstellung einer Wasserstoffbombe: Oben befindet sich der Zünder: eine Atombombe. Unten befindet sich das Fusionsmaterial. Durch die enorme Hitze entsteht Kernfusion, die dann die eigentliche Explosion verursacht. Kurz zusammengefasst Bei der Kernfusion werden leichte Elemente zu schwereren verschmolzen, zum Beispiel Wasserstoff zu Helium. Dieser Prozess läuft in der Sonne ab. Künstlich versucht man ihn in Fusionsreaktoren nachzustellen, um die Energieversorgung der Zukunft zu garantieren. Unkontrolliert läuft der Vorgang in einer Wasserstoffbombe ab. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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