Das Referat von Felix Unverzagt behandelt die Herkunft und Nutzung von Kernenergie, erklärt die Rolle von Protonen und Neutronen im Atomkern sowie die Konzepte von Kernfusion und Kernspaltung. Es werden die Herausforderungen beim Erzeugen von Energie durch Fusion und die aktuelle Verwendung von Uran-235 in Deutschland angesprochen. Zukünftige Möglichkeiten für die Energieerzeugung, einschließlich Brutreaktoren und anderen Methoden, werden ebenfalls erörtert.

1. Referat zur Kernphysik Energievorräte Felix Unverzagt März 2009

2. Das beantworte ich ... Woher kommt die Kernenergie? Wie können wir die Energie nutzen? Was könnte die Zukunft bringen? Quellen

3. Woher kommt die Kernenergie? eins oder mehrere je nach Element Kern Atom elektrisch neutral + - Elektron Kern zu Atom von der Größe her wie Fußball zu Stadt

4. Woher kommt die Kernenergie? Kern Atom elektrisch neutral der Kern hat seine positive Ladungen von seinen Bausteinen den Proto nen Jedes Proton hat genau die gleiche Ladung wie ein Elektron – nur mit anderem Vorzei chen Damit das Atom elektrisch neutral ist, muss es genau so viele Protonen wie Elektronen geben. + +

5. Woher kommt die Kernenergie? STOP !!! Wie kann es dann sein, dass im Kern mehrere Protonen super dicht beisammen sitzen. Nach allem, was wir bisher wissen, müssten die sich abstoßen und mit immer größer werdender Geschwindigkeit uns um die Ohren fliegen. Im Grunde müssten uns ALLE Atome (außer Wasserstoff – das hat nur ein Proton) um die Ohren fliegen. Das wäre viel schlimmer, als wenn alles brennen würde, mindestens so viel schlimmer wie eine Stadt größer als ein Fußball ist. und zwar umso stärker je näher sie sich kommen stossen sich ab + +

6. Woher kommt die Kernenergie? Die rettende göttliche Idee: Superkleber !!! Was hält die Protonen nun zusammen? Die Starke Kraft des Superklebers! + +

7. Woher kommt die Kernenergie? Übrigends gibt es noch einen zweiten Kernbaustein die Neutronen Die Neutronen sind, wie der Name schon sagt, elektrisch neutral. Aber immerhin haben sie auch die Starke Kraft des Superklebers!

8. Woher kommt die Kernenergie? Anleitung zum effektiven Einsatz des Superklebers: Bei großen Kernen kommt die starke Kraft des Superklebers am besten zur Geltung, weil nur wenig Kleber unnütz außen rumhängt. brauchbar besser noch besser + + + + + +

9. Woher kommt die Kernenergie? ... und ... und so weiter ... und... Mega-Riesenkerne gibt’s nicht. Wieso? Bei zusätzlichem Proton muss der zusätzliche lokale Klebeeffekt über den Effekt der Abstoßung von allen anderen Protonen siegen damit auch ein weiteres Proton noch angeklebt werden kann. Und diesen Sieg gibt es im Großen und Ganzen nur bis zum Uran-Kern +

10. Woher kommt die Kernenergie? Was machen die Bälle wohl? ... na ... die rollen runter und werden dabei schneller Die potentielle Energie wird dabei in kinetische Energie umgewandelt

11. Woher kommt die Kernenergie? Wie eben potentielle Energie pro Kernbaustein wirkt durch elektrostatische Abstoßungskraft und starke Kernkraft Zahl der Bausteine pro Kern größere Kerne kleinere Kerne + +

12. Woher kommt die Kernenergie? potentielle Energie pro Kernbaustein Zahl der Bausteine pro Kern Wasserstoff z.B. Uran 2 Quellen für Energie: Fusion (Verschmelzen) zweier kleiner Kerne Spaltung eines großen Kerns

13. Wie können wir die Energie nutzen? Wenn erstmal die kinetische Energie frei geworden ist, dann ... ... wird (wie bei Kohlekraftwerken) Wasserdampf heiß gemacht und damit eine Turbine angetrieben ... ... mit der sich die Achse eines Generators dreht, der dann Strom erzeugt, ...

14. Wie können wir die Energie nutzen? Wie aber bringen wir Wasserstoff zur Fusion? Wie bringen wir große Kerne wie Uran zur Spaltung?

15. Wie können wir die Energie nutzen? Prinzip: Wasserstoffkerne zusammenbringen, bis sie sich fast berühren und der Superkleber wirkt. Dabei wird dann die Energie als kinetische Energie frei. Wie bringen wir Wasserstoff zur Fusion? stossen sich ab Problem: Hatten wir das Bild nicht schon mal;-) ... Wenn wir ein Wasserstoffgas haben, dann sind die Kerne wie Tennisbälle, die im Städteabstand aneinander vorbeifliegen UND SICH ABSTOSSEN ... der Superkleber wir ja erst wirksam, wenn sie sich fast berühren. + +

16. Wie können wir die Energie nutzen? Aufgabe: Einzelne Wasserstoffkerne, alias Protonen (plus vielleicht ein, zwei Neutronen), so schnell machen, dass sie aus dem Schwung ihrer Bewegung die Chance haben, falls sie mal zufällig auf Kolissionskurs sind, die Abstoßungskraft zu überwinden und bis auf Superkleberkraft zusammenzukommen. Schwung der einzelnen Wasserstoffkerne bedeutet, übersetzt auf das Wasserstoffgas, heiß machen und zwar richtig richtig heiß: Wie bringen wir Wasserstoff zur Fusion? 150 Millionen Grad = 10 mal so heiß wie im Inneren der Sonne

17. Wie können wir die Energie nutzen? Aufheizen  Fusion – wie weit ist man? Gefäß  Fusion  Dichte Gefäße  Dauerbetrieb mit Fusion  Diese Energiequelle ist noch nicht erschlossen (Forschung). Forschungsreaktor ITER

18. Wie können wir die Energie nutzen? Prinzip: Kontrollierte Kettenreaktion nutzen Wie bringen wir schwere Kerne zur Spaltung? Neutron induziert Spaltung

19. Wie können wir die Energie nutzen? Welche Kraftwerke sind in Deutschland in Betrieb? Gespalten wird bei uns Uran . Genaugenommen wird U-235 (Uran mit 235 Kernbausteinen) genutzt, das nur ein kleiner Teilbestandteil des natürlichen Urans ist.

20. Wie können wir die Energie nutzen? Gibt es schon heute Kraftwerke, die den Uran-Rohstoff effektiver nutzen? Mit Hilfe von Brutreaktoren kann man den Uran-Rohstoff etwa 60 mal effektiver nutzen als in herkömmlichen Spaltreaktoren .

21. Was könnte die Zukunft bringen? Die heutigen weltweiten Kernkraftwerke (ca. 500) lassen sich noch einige Jahrzehnte durch Uran-Förderung versorgen (Reserven 2-3 Millionen Tonnen Uran). Durch den Einsatz von Brutreaktoren kommt man nochmal um 100 bis 1000 Jahre weiter (bei sonst festen Randbedingungen). In 100 - 1000 Jahren sollten weitere Optionen gangbar gemacht sein: Fusion, Sonnenenergie, . .. damit wir die BESTE OPTION auswählen können.

22. Quellen Kernenergie Basiswissen http://www.kernenergie.de/r2/documentpool/de/Gut_zu_wissen/Materialen/Downloads/018basiswissen2007.pdf Kernenergie in Deutschland http://www.kernenergie.de Fusionsforschungsreaktor http://www.iter.org Cooles Video http://www.youtube.com/watch?v=pJNzavOvusc