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Weltgrößter Laser soll Kernfusion ermöglichen

An der National Ignition Facility in Kalifornien befindet sich der Bau des größten Lasers der Welt nur noch ungefähr acht Monate vor seiner Vollendung im März 2009 - wenn alles nach Plan läuft. Die Optik, die für Verstärkung und Form des Laserstrahls verantwortlich ist, befindet sich in der Testphase.

Der Laser ist in der Lage, gewaltige Energiemengen zu erzeugen. Mit dieser Energie wollen die Forscher Wasserstoff-Isotope fusionieren, um somit eine nahezu unendliche Energiequelle zu erschließen.

Die Forscher gehen momentan davon aus, bis 2010 den Punkt zu erreichen, an dem bei dieser Prozedur mehr Energie erzeugt als hineingesteckt wird.


WebReporter: Belua
Rubrik:   Wissenschaft
Schlagworte: Laser
Quelle: discovermagazine.com

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30 User-Kommentare Alle Kommentare öffnen

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25.06.2008 16:08 Uhr von Belua
 
+1 | -0
 
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Klingt nicht schlecht. Allerdings hab ich in der Schule gelernt, dass es eben nicht möglich ist, mehr Energie zu erzeugen, als man bei der Erzeugung aufbringt. Natürlich bin ich kein Physiker und weiß nicht, wie das genau bei der Kernfusion abläuft, trotzdem bin ich bei solchen Meldungen skeptisch.
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25.06.2008 16:25 Uhr von partybear
 
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@Autor: Ja ist etwas verwirrend.
Gemeint ist: Der Prozess der Kernfusion braucht Unmengen an Energie, u.a. für die Abschirmungsmagnete.
Zur Zeit kostet muss man dafür mehr Energie aufwenden, als man aus dem Prozess gewinnen kann.
Ein Perpetuum Mobile wird sicherlich nicht allzu bald erfunden werden
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25.06.2008 16:26 Uhr von partybear
 
+15 | -4
 
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Achja Energie erzeugen.. ist eh Bullshit :)
Man kann sie lediglich in andere Formen umwandeln
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25.06.2008 16:28 Uhr von Bjorn42
 
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@ Autor: Du beziehst Dich auf den ersten Hauptsatz der Thermodynamik. Der ist richtig, aber in Kraftwerke steckt man Dinge hinein, die schon Energie mitbringen. Diese wird dort halt nur in nutzbare Energie in Form von Strom umgewandelt. Von daher ist es möglich, weniger Strom in etwas hineinzustecken, als man wieder herausbekommt. Die Gesamtmenge bleibt dabei aber gleich.

Das ist ein ganz typischer Vorgang, der hier nur hervorgehoben wird, weil im Gegensatz zu etwa Kohlekraftwerken, wo nur etwas angefeuert werden muss, bei Kernfusionsanlagen bisher immenser Energieaufwand betrieben werden musste.
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25.06.2008 16:44 Uhr von Belua
 
+3 | -2
 
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@Bjorn42: Okay, das ergibt Sinn, so hab ich das ganze noch nicht gesehen.

@Knochenmann:
So nen Spiegelraum hätte ich gerne. Eignet sich besonders, wenn man mal den Mann mit der Todeskralle bekämpfen muss :D
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25.06.2008 17:05 Uhr von awv
 
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Die Erklärung: war schon ganz richtig. Bei der Kernfusion verbindet man zwei kleine Teilchen (Wasserstoffisotope) zu einem großen (Helium) dabei wird die Bindnungsenergie der Kernfragmente frei. Hierbei ist aber wichtig zu wissen, dass bei der Fusion von Wasserstoff zu nur einem Kilo Helium genausoviel Energie frei wird, wie bei der Verbrennung von 56000 Kg Braunkohle.

Das Problem ist nur dass die Wasserstoffisotope nicht so recht zusammen kommen wollen und man daher dafür eine Menge Energie aufbringen muss um sie so zusagen über die "Schwelle" zu heben.

Die Idee der Kernfusion ist alt und leider leider gibt es immer wieder wenn man einen Schritt nach vorn macht drei bis vier neue Probleme. Die Anwendung im großen Stil ist noch nicht in Sicht. Das Problem wenn man es mit einem Laser angeht ist auhc das das Kraftwerk nur gepulst arbeiten kann, also nciht rund um die Uhr strom liefert. Dieses und viele andere Probleme stehen der Nutzung noch im Weg, so dass man über evtl. Politische Unterdrückung noch nicht nachdenken sollte.

Im Gegenteil die deutsche Regierung fördert das Projekt ITER was auch auf die Nutzbarmachung der Kernfusion abziehlt mit vielen hundert millionen Euro!
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25.06.2008 17:07 Uhr von DaKarl
 
+6 | -10
 
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hoffen wir mal dass das Ding nicht ausser Kontrolle gerät und die ganze Erde in eine Sonne verwandelt ;)
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25.06.2008 17:46 Uhr von Wodkabruder
 
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25.06.2008 17:50 Uhr von CHR.BEST
 
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@Autor: Den Laser braucht man nur, um in einem kleinen Punkt eine Temperatur von etwa 100 Millionen Grad Celsius zu erzeugen. Ab diesen Temperaturen wird der Wasserstoff quasi "schwach" und fusioniert zu Helium. Dabei geht Masse verloren sprich wird in Energie umgewandelt, und zwar weit mehr Masse als bei der Kernspaltung.

Um das Prinzip zu verstehen mußt du dir die Frage stellen, was ist eigentlich Temperatur? Wie du sicher noch aus deiner Schulzeit weißt, schwingen die Atome hin und her. Je heißer es wird, umso schneller sind die Schwingungen (und behindern z. B. den Stromfluß in einem heißen Draht -> Widerstand steigt). Je kälter ein Element umso langsamer sind die Schwingungen.
Schwingt ein Element nun heftig genug, dann "zerbricht" es in Elementarteilchen und schafft so die Grundlage, daß neue Elemente entstehen können. Ohne diese physikalischen Naturgesetze bestünde unser gesamtes Universum nur aus Wasserstoff und Helium. Alles was schwerer ist, als zuvor genannte Elemente, wurde in Sternen "erbrütet".

Aber zurück zum Laser. Ich denke man braucht bei dieser Methode garkeine überdimensionalen Spulen, die den Wasserstoff magnetisch von den Reaktorwänden wegdrücken und deren Abwärme gleichzeitig das Plasma (so nennt man heißes, stromleitendes Gas) langsam aufheizt.

Wenn ein kurzer Laserimpuls einige wenige Kerne im Zentrum der Brennkammer fusioniert, welche den umliegenden Wasserstoffstoff aufheizen. Die elektrische Energie, die man aus dieser Abwärme gewinnen kann, muß natürlich größer sein als der Laserblitz brauchte. Dann hätte man einen echten Fusionsgenerator, der tatsächlich einen Stromüberschuß produzieren kann.

Hm, das Ganze erinnert mich an fatal einen Otto-Motor, nur mit einem Laser statt einer Zündkerze und Wasserstoff statt Benzin. Wer sowas erfinden kann hätte drei Nobelpreise verdient ;-)
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25.06.2008 18:55 Uhr von nobody4589
 
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@wwodkabruder: laut deiner aussage sind exotherme reaktionen also generell ein physikalisches paradoxon?
die kernfusion ist möglich, wurde in kleinem umfang sogar schon durchgeführt.
was ein anderes thema ist ist die kalte fusion
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25.06.2008 18:55 Uhr von GLOTIS2006
 
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klärt mich mal bitte auf: "mehr energie raus als rein" ja? das würde ja bedeuten, dass man einmal energie reinsteckt, damit dann mehr energie erzeugt als man reingesteckt hat und DAVON dann wieder energie reinstecken kann und das wieder mehr energie erzeugt...also mal abgesehen davon, dass das dann ein Perpetuum Mobile wäre, is ja alles klar...

klärt mich bitte auf, aber das erscheint mir irgendwie seltsam
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25.06.2008 18:57 Uhr von Unding
 
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@nessel: (d.h. die energetisch aufwändige Erzeugung von Wasserstoff aus Wasser) ist nicht sooo wahnsinnig aufwändig und liese sich über sonnen kollektoren regeln. überigens aufteilung von wasser in O und H2 is relativ simpel und nennt sich Elektrolyse. dass kannst du dir auch zuhause basteln.

Ich frag mich bei den leutchen nur wie sie die hitze isolieren wollen.. so ne kernfusion is relativ heiss...

Wer nicht weiss wie heiss sie ist kann mal in den himmel gucken. Bei klaren wetter sieht man dort (Tagsüber) eine helle scheibe die wärme abstrahlt und das noch in 8.21 lichtminuten entfernung.
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25.06.2008 19:06 Uhr von Fraxom
 
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I am Legend: bei solchen Experimenten denkt man immer an die Horrorscenarien, wo das Experiment schief läuft und der Mensch nicht mehr da ist.
Oder wir erfinden mal gerade eine neue Waffe, sehr beruhigend...
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25.06.2008 19:24 Uhr von DirtySanchez
 
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der grundlegende unterschied zwischen der kernfission (spaltung) und fusion ist, das man bei der spaltung ständig darauf achten muss, das die reaktion nicht überkritisch wird, sprich man steht ständig auf der bremse. bei der fusion muss man ständig energie reinstecken, damit der prozess läuft, also wenn man den stecker rauszieht kühlt sich das plasma innerhalb weniger millisekunden auf angenehme 1000 kelvin. rein vom prinzip her ist es total sicher und der kernspaltung weit überlegen. das mit mehr energie raus als rein kommt daher, dass mit "rein" nur die energie gemeint ist, die zur aufrechterhaltung der reaktion benötigt wird. der energiegewinn kommt durch die fusion der reaktionsteilnehmer. ein perpetuum mobile ist es aufgrund des 2. hauptsatzes der thermodynamik nicht, da die "erzeugte" energie niemals größer ist als die aufgebrachte, die entropie nimmt zu.
wer sich für das thema interessiert kann auch mal wiki nutzen oder googeln...
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25.06.2008 20:42 Uhr von ICEM4N
 
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Die Energie stammt aus der Bindungsenergie, der einzelnen Atome. Das Verfahren ist also kein perpetuum mobile.

Wasserstoffbomben funktionieren übrigens nach nem ähnlichen Prinzip.
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25.06.2008 21:20 Uhr von ThomasHambrecht
 
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Energieverdopplung der anderen Art Man baue ein Windkraftwerk als reine Attrappe.
Dann leitet man Strom (aus dem normalen Netz) durch die Attrappe durch und verkaufe den unveränderten Strom an das regionale Kraftwerk mit der Behauptung es wäre aus Windkraft gewonnen.
Voila: Pro 1000.- Euro Stromrechnung bekommt man vom regionalen Kraftwerk ca. 2.500 Euro Vergütung.

Zumindest ein Geld-Perpetuum-Mobile.
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25.06.2008 22:23 Uhr von darkslide89
 
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um ein wasserstoffatom zu fusionieren werden 3,52x10^-13 Joule(Ws) (das sind riesige energien) benötigt die erst einmal aufgebracht werden müssen, deswegen wird dieser laser mit der leistung von 200TW (zum Vergleich, ein Atomkraftwerk liefert "nur" 1-2GW) benötigt, der 4MJ arbeit verrichtet, ca. 30% davon strahlt dieser ab (angenommen CO2-Laser)
falls es dann zu einer dauerhaften fusion kommt (bisher nur wenige sekunden, da die freiwerdende energie nicht reichte um bindungsenergie der H-atome zu lösen) entstehen temperaturen in der höhe von mehrern millionen grad (irgendjemand hatte es erwähnt dass er es nicht nötig fände das ganze in einem magnetfeld ablaufen zu lassen... nur wie dann?), dies entspricht dann der reaktion der auch auf der sonne stattfindet
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25.06.2008 23:04 Uhr von Shedao Shai
 
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@rapide67: solche kommentare liebe ich ja -.- wie schwarz muss man eigentlich alles sehen, wenn hinter allem immer nur die großmächtigen konzerne stehen, die alle revolutionären entwicklungen stoppen? beispiel krebsmedikament: eine firma die dies entwickelt würde nicht etwa keine kohle mehr mit herkömmlichen medikamenten machen und so bestimmt kein interesse daran haben, so etwas auf den markt zu bringen, SONDERN sofort ein monopol haben, alle anderen auf dem markt in sachen krebs verdrängen und diesen einfluss nutzen in anderen medikamentensparten durchzusetzen. nichts wäre lukrativer. gleiches gilt für aids. auf das wasserstoffauto braucht man wohl kaum zu sprechen zu kommen. die brennstoffzelle ist noch das geringste problem, aber wie wasserstoff herstellen und noch wichtiger: speichern? gerade letzteres ist dank der ultrageringen dichte von wasserstoff extrem schwierig effektiv umzusetzen...
back to topic: das teil ist vom militär gebaut und finanziert. es dient nicht nur dazu kernfusion als energiequelle nutzbar zu machen (was imho mit der hier durchgeführten trägheitsfusion eh schwer wird), sondern dient ebenso der waffenforschung, sprich wasserstoffbomben sollen optimiert werden.
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25.06.2008 23:11 Uhr von jsbach
 
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Fast verklaichbar: mit einem Perpeduum Mobile. Mehr raus als rein...???
Wir werden es erleben ob es klappt.
Wird vermutlich auch für militärische Zwecke mißbraucht werden...
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25.06.2008 23:33 Uhr von Shedao Shai
 
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@jsbach: die anlage gehört quasi zum militär^^ schon klar, dass die da eigennutz dran haben wollen
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25.06.2008 23:37 Uhr von jsbach
 
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@Shedao Shai: die USA haben doch eine Art "Lärmbombe" entwickelt warum nicht diese laserwaffe gezielt einsetzen? Da hast Recht.
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25.06.2008 23:47 Uhr von Shedao Shai
 
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@jsbach: ganz einfach deshalb:
http://www.armscontrolwonk.com/...
https://lasers.llnl.gov/...

man könnte meinen, der laser wäre nicht sehr mobild :P
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26.06.2008 10:19 Uhr von El Indifferente
 
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Ich möchte mal was zum Thema: Perpetuum Mobile sagen, dass hier öfter erwähnt wurde. Es gibt kein Perpetuum Mobile und nur weil eine Maschine mehr elektrische Energie ausgeben kann als an elektrischer Energie reingesteckt wird bedeutet nicht Perpetuum Mobile.
Das hier ist eine Overunity Maschine. Was nur heisst, das WIR mehr Energie rausholen können als wir reinstecken. Das heisst nicht, dass ncht irgendwo anders Energie verloren geht. Im Prinzip funktioniert das Ganze wie unsere Sonne und niemand würde auf die Idee kommen unsere Sonne ein Perpetuum Mobile zu nennen. Die ist auch irgendwann "ausgebrannt". Wobei die Sonne näher an ein Perpetuum Mobile rankommt als die Fusionstechnik auf der Erde, da sie selbst so heiss ist und auch durch die dauernden Verschmelzungsreaktionen auf absehbare Zeit bleibt, dass keine Energie zugeführt werden muss.

Ein Perpetuum Mobile bedeutet, dass man einmal Energie reinsteckt und die Maschine ewig weiterläuft ohne dass man je wieder Energie reinstecken muss. Das ist hier nicht gegeben. Man muss für Nachschub an Wasserstoff, bzw. im günstigsten Fall das die Maschine den selber produziert Wasser, sorgen. Irgendwann haben wir dann kein Wasser mehr, denn im Gegensatz zum Wasserstoffmotor kommt hier am Ende nicht wieder Wasser raus sondern Helium und das ist sehr stabil.
Dann ist hier natürlich der Materialverschleiss zu berücksichtigen. Wie gesagt, Perpetuum Mobile heisst "für immer und ewig funktionsfähig ohne Eingriff in das System". Ich nehme nicht an, dass bei dieser Technik niemals Bauteile ersetzt werden müssen.

Ein Perpetuum Mobile wäre nur dann möglich, wenn das System am Ende genau das wieder ausgibt, was hineingesteckt wurde. Also in diesem Falle Wasserstoff bzw. Wasser und die Energie um den Laser zu betreiben aber was am Ende rauskommt ist im Vergleich zu den beiden Ausgangsatomen Wasserstoff ein enrgieärmeres Atom Helium und mehr Energie als der Laser benötigt. Rechnet man das durch hat man genausoviel mehr Energie, wie beim Übergang von 2 H zu einem He frei wird. Dazu kommt dann noch der Verlust durch Reibung etc. beim Umwandeln der Wärmeenergie in für uns nutzbare Elekrtizität.

Kurz gesagt.
Perpetuum Mobile - NEIN
Overunity - JA
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26.06.2008 10:55 Uhr von Shedao Shai
 
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@AMB: "Wenn man Wasserstofffusion im großen Stiel betreibt, muß man sich fragen, woher nimmt man diesen ohne bestehende Verhältnisse zu verändern."
selbst wenn der gesamte weltenergieverbrauch über kernfusion gedeckt werden würde, wäre der verbrauch an wasserstoff und lithium so gering, dass es wohl kaum globale auswirkungen hätte. auch der heliumpreis sollte weitgehend konstant bleiben ;)

"Silizium, was wir ebenso verwenden könnten wäre weit ungefährlicher und es läßt sich sowohl mit Sauerstoff als auch mit Stickstoff verbrennen. In der Raketenindustrie wird dieser Brennstoff bereits heute eingesetzt."
völliger blödsinn! ja es gab diesen einen typen, der behauptet hat silane (SiH4 und konsorten) wären ja der ideale raketentreibstoff... im endeffekt muss aber genau wie für wasserstoff jede menge energie hineingesteckt werden um den verbrennungsträger zu erhalten. und zum mit sauerstoff und stickstoff gleichermaßen umsetzbar... molekularer stickstoff kann mit vielerlei dingen reagieren, die energiebilanz ist jedoch stets sehr schlecht, da die N-N dreifachbindung so stabil ist. da wurde einfach ein chemisches faktum von allen nebenfaktoren befreit und als etwas positives dargestellt. und zum thema raketentreibstoff:
selbst schwarzpulver liefert einen besseren spez. impuls als silane! der vergleich mit wasserstoff oder hydrazin braucht erst garnicht aufgestellt zu werden. es kommt bei einem guten raketentreibstoff darauf an, dass die entstehenden produkte eine möglichst geringe molare masse haben und die reaktion extrem exotherm verläuft. in beidem stehen silane sehr schlecht dar und bei motoren kommt noch das problem, dass das entstehende SiO2 nicht wie H2O gasförmig ist, sondern als sand alles verdreckt.
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26.06.2008 14:19 Uhr von Todtenhausen
 
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Ich finde: das Thema sehr interessant, bin aber keine Leuchte in Physik.
Sind die Abfälle davon eigentl. dann auch radioaktiv?

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