Fusion: Stellarator (Wendelstein 7-X), Tokamak (ITER) & Andere

@Wurstsaten: Ein Fusor besteht üblicherweise aus zwei konzentrischen kugelförmigen Gitterelektroden (siehe z.B. hier), zwischen denen die Beschleunigungsspannung angelegt wird. Das äussere Kugelgitter ist dabei die Anode, und das innere Kugelgitter die Kathode. Die Ionen des Reaktionsgases werden dadurch in Richtung des Zentrums der Kugeln beschleunigt. Dort treffen sie im Idealfall so schnell aufeinander, dass eine Fusion eintritt. Das ist das -- natürlich stark vereinfachte -- Funktionsprinzip.

@uatu
Ich muss mal meinen Experten fragen, ob das theoretisch geht, denn dann ist die Spitze die innere Kugel. Müsste man mal ausrechnen was da für Feldstärken auftreten, wie groß ist die innere Kugel ?

Ich glaube allerdings nicht, dass das reicht, um die Coulomb Barriere zu durchbrechen.

@Wurstsaten:

Wurstsaten schrieb:Ich glaube allerdings nicht, dass das reicht, um die Coulomb Barriere zu durchbrechen.

Das ist keine Frage des Glaubens. Das Auftreten von Fusionsreaktionen in erheblichem Umfang in Fusoren wurde seit den 1960ern vielfach (i.d.R. anhand der erzeugten Neutronen) nachgewiesen. Das ist eine allgemein anerkannte Tatsache.

uatu schrieb:Das ist keine Frage des Glaubens. Das Auftreten von Fusionsreaktionen in erheblichem Umfang in Fusoren wurde seit den 1960ern vielfach (i.d.R. anhand der erzeugten Neutronen) nachgewiesen. Das ist eine allgemein anerkannte Tatsache.

Man kann so vieles behaupten, beweise es, Neutronendetektoren aus dem Baumarkt reagieren vielleicht auch auf die Bremsstrahlung, oder es ist richtig beschissen worden :D

@Wurstsaten:

Wurstsaten schrieb:... aus dem Baumarkt ...

Fusoren haben zwar den Vorteil, dass sie anders als Tokamaks und Stellaratoren auch für Amateure erschwinglich realisierbar sind, das bedeutet jedoch nicht, dass es nur Amateur-Fusoren gibt. Eine Vielzahl von Fusoren wurde an Universitäten zu Forschungszwecken und industriell als Neutronenquellen gebaut.

The fusor has been demonstrated as a viable neutron source. Typical fusors cannot reach fluxes as high as nuclear reactor or particle accelerator sources, but are sufficient for many uses. Importantly, the neutron generator easily sits on a benchtop, and can be turned off at the flick of a switch. A commercial fusor was developed as a non-core business within DaimlerChrysler Aerospace – Space Infrastructure, Bremen between 1996 and early 2001. After the project was effectively ended, the former project manager established a company which is called NSD-Fusion. To date, the highest neutron flux achieved by a fusor-like device has been 3 × 10¹¹ neutrons per second with the deuterium-deuterium fusion reaction.

(Wikipedia: Fusor)

@uatu
Das, was man da auf dem Bild von dem Hommade Fusor sieht ist eine töfte Glimmentladung, die in nähe der inneren Kugel wegen der hohen Stromstärke in etwas Lichtbogenähnliches übergeht.

@Wurstsaten:

Wurstsaten schrieb:Das, was man da auf dem Bild von dem Hommade Fusor sieht ist eine töfte Glimmentladung, die in nähe der inneren Kugel wegen der hohen Stromstärke in etwas Lichtbogenähnliches übergeht.

Bist Du sicher, dass Du das beurteilen kannst? Nenne eine seriöse Quelle für eine Glimmentladung, bei der der weitaus grösste Teil der Leuchtwirkung von einem Punkt aus geht, der nicht zwischen den Elektroden liegt. Die Frage ist eher rhetorisch gemeint.

Unabhängig davon ist das Bild völlig nebensächlich. Der verlinkte Wikipedia-Artikel enthält Dutzende von Referenzen, viele davon zu hochangesehenen Quellen. Falls Dir das nicht reicht, sehe ich keinen Sinn in einer weiteren Diskussion.

@uatu
Ich habe auch den deutschen Wiki Eintrag gefunden, der ist bei weitem nicht so euphorisch geschrieben. Das Gerät das angeblich funktioniert hat, war ein Großgerät mit 150 KV :D

Geschichte

Frühe Arbeiten zu dieser Technik wurden von Philo Farnsworth anhand von Beobachtungen an Fernseh-Röhren erbracht. Die ursprünglichen Entwürfe in den frühen 1960er Jahren basierten auf zylindrischen Anordnungen von Elektroden. Der Brennstoff für die Kernfusion, also Deuterium, wurde aus Ionenquellen in Richtung der inneren Reaktionszone beschleunigt; dort sollten Ionen des Brennstoffs durch elektrostatische Kräfte gehalten werden. Farnsworth prägte dafür den Begriff Inertial Electrostatic Confinement (deutsch: ‚elektrostatischer Trägheitseinschluss‘). Mit dem Trägheitseinschluss im Sinne der Trägheitsfusion hat diese Technik jedoch nichts zu tun.

Wesentliche Entwicklungen erfolgten durch Robert L. Hirsch. Er baute in den späten 1960er Jahren ein großes Gerät mit sechs Ionenquellen und einer Hochspannungsversorgung bis 150 kV. Mit diesem Gerät wurden mit Deuterium nahezu 108 Fusionsereignisse pro Sekunde erreicht. Außerdem schlug Hirsch einen Aufbau ohne Ionenkanone vor. Dabei wird eine Hochspannung zwischen zwei konzentrischen kugelförmigen Elektrodengittern angelegt, die sich in einem größeren Behälter befinden, der mit Deuterium unter niedrigem Druck befüllt ist. Die durch die Hochspannung zündende Glimmentladung erzeugt durch Elektronenstoß die erwünschten Deuterium-Ionen.

In den frühen 1980er Jahren konnte in verschiedenen Experimenten nachgewiesen werden, dass sich in solch einer Anordnung ein Potential-Minimum innerhalb der inneren, kugelförmigen Gitter-Elektrode ausbildet. Nähere Untersuchungen konnten jedoch keine erhöhte Ionendichte in diesem Potential feststellen.[1]

Versuche, meist mit Glimmentladung, aber auch mit zusätzlichen Ionenquellen, wurden auch an anderen Instituten, etwa dem Los Alamos National Laboratory und von DaimlerChrysler Aerospace durchgeführt (1996–2000).

Quelle: Wikipedia: Trägheitsfusion

@Wurstsaten:

Wurstsaten schrieb:Das Gerät das angeblich funktioniert hat, ...

Das ist nicht das Gerät, sondern ein Gerät, das geschichtlich wesentliche Bedeutung hat. Seitdem wurden zahllose weitere Fusoren gebaut.

Wurstsaten schrieb:... der ist bei weitem nicht so euphorisch geschrieben.

Der ist nicht "nicht so euphorisch", sondern schlicht wesentlich flacher, was den Inhalt angeht. Der erheblich umfangreichere englische (oder auch der noch umfangreichere französische) Wikipedia-Artikel ist ja, wie ich erwähnte, sehr sorgfältig mit Quellen belegt.

Wurstsaten schrieb:Quelle: Wikipedia: Trägheitsfusion

Der zitierte Text stammt nicht aus diesem Wikipedia-Artikel. "Trägheitsfusion" ist ein anderes Verfahren. Der deutsche Wikipedia-Artikel zum Thema Fusor, aus dem der zitierte Text stammt, verwendet den Überbegriff Elektrostatischer Trägheitseinschluss.

@Wurstsaten:

Wurstsaten schrieb:... angeblich ...

Die Funktionsfähigkeit von Fusoren -- in dem Sinne, dass in grösserem Umfang Fusionsreaktionen auftreten -- ist eine wissenschaftlich völlig unstrittige Tatsache. Um nur eines von vielen Beispielen herauszugreifen: Das Inertial-Electrostatic-Confinement-Fusion-Projekt der Universität von Wisconsin-Madison. "Inertial Electrostatic Confinement" bzw. "Elektrostatischer Trägheitseinschluss" ist ein Überbegriff, der auch einige Fusor-verwandte Konzepte einschliesst, auf der Projekt-Homepage kann man jedoch klar erkennen, dass das Hauptsystem ein Fusor ist. Auf der "Records and Results"-Seite sind u.a. die gemessenen erzeugten Neutronenflüsse angegeben. Auf der "Publications"-Seite finden sich hunderte von Veröffentlichungen der Projektgruppe. Mit "angeblich" hat das nichts zu tun.

Das MIT-Spin-Off (das MIT = Massachusetts Institute of Technology ist eine der angesehensten, vielleicht die angesehenste technische Universität der Welt) Commonwealth Fusion Systems hat kürzlich erfolgreich Hochtemperatur-Supraleiter-Magnete mit einer kontinuierlichen magnetischen Flussdichte von 20 T (was ein enorm hoher Wert ist) für den Einsatz in Kernfusions-Reaktoren getestet:

A Star in a Bottle: The Quest for Commercial Fusion

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Das ist ein entscheidender Schritt in Richtung auf kommerzielle Kernfusions-Reaktoren:

This HTS magnet technology will next be used in SPARC, which is under construction in Devens, Massachusetts and on track to demonstrate net energy from fusion by 2025. SPARC will pave the way for the first commercially viable fusion power plant called ARC. "This is the fastest path to commercialization of affordable fusion energy across the globe," explains Mumgaard.

(Commonwealth Fusion Systems am 09.08.2021)

2025 ist sicherlich ziemlich optimistisch, aber selbst wenn es doppelt so lange, d.h. bis ca. 2030 bis zur Demonstration einer Netto-Energieerzeugung dauern sollte, wäre das immer noch ein riesiger Erfolg.

Schönes Einführungsvideo zu Wendelstein 7-X (ca. 6 min):

Fusionsanlage Wendelstein 7-X – animiert aus Konstruktionsdaten

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Die britische Regierung hat beschlossen, dass Kernfusion ab 2040 funktioniert.

Komisch, dass vorher niemand auf die Idee gekommen ist.

https://www.heise.de/news/Kernfusion-Grossbritannien-geht-erste-Schritte-hin-zu-unbegrenzter-Energie-7487399.html

celsus schrieb:Die britische Regierung hat beschlossen, dass Kernfusion ab 2040 funktioniert.

Kerne fusionieren schon seit es Kerne gibt. :)

Also Größenwahnsinnig waren die Briten ja schon immer, aber jetzt haben sie zudem auch noch den Arsch ganz weit offen. Nur weil sie im letzten Jahr diesen scheinbaren Erfolg mit der Laserfusion hatten, denken die nun können sie auch Tokamak.

Das wird sicher lustig, mal sehn wann sie merken, was für einen Blödsinn sie da verzapft haben.

Peter0167 schrieb:Das wird sicher lustig, mal sehn wann sie merken, was für einen Blödsinn sie da verzapft haben.

Bei den derzeitigen Zuständen im Königreich würde es mich nicht wundern, wenn das einfach nur eine ordentlich geplante Umverteilungsaktion ist, um Steuergelder vertrauensvoll in private Hände zu übereignen. In einigen Jahren werden wir dann erfahren, welcher Auftragnehmer mit welchem Abgeordneten wie verwandt, verschwägert oder finanziell verbunden ist.

Für die Zahlschlafe bleibt dann immerhin ein hübsches Industriedenkmal, das gegen Eintrittsgeld besichtigt werden darf.

celsus schrieb:Für die Zahlschlafe bleibt dann immerhin ein hübsches Industriedenkmal

Ich denke, so weit wird es gar nicht kommen. Größenwahnsinnig bedeutet ja nicht gleichzeitig komplett verblödet. Das ganze ist eine einzige PR-Aktion, um einer kommenden tiefen Depression vorzubeugen (Brexit, Queen tot, Prinz Harry, etc.) ... und natürlich um Geld einzusammeln. So ein Teil dann tatsächlich zu bauen, ist ja wieder mit Kosten verbunden, so weit wird man es nicht kommen lassen.

Man braucht sich doch nur mal ITER anzuschauen, die bauen da schon seit über 15 Jahren, die geplante Fertigstellung ist für 2035 vorgesehen (:D), und ab dem Zeitpunkt, wo der Reaktor das erste Mal ein Plasma zu sehen bekommt, sind weitere 20 Jahre für Versuche eingeplant!

Und ITER ist nur ein reiner Versuchsreaktor, dort wird niemals Energie gewonnen werden, man will nur schauen, ob es prinzipiell funktionieren kann. Und bis man das weiß, sind wir im Jahre des Herrn 2060 (bestenfalls).

Aber der gute Boris hat sich gedacht, jetzt ist die Queen endlich weg, da hauen wir mal richtig auf die Kacke und produzieren in 17 Jahren unbegrenzte Fusionsenergie ... was für ein Schwachsinn!

@celsus
Deine Annahmen sind nicht verkehrt, aber die Grundidee: die Regierung versucht es mal finde ich nicht verkehrt.
In meiner Vorstellung wird das Land den nächsten evolutionäre und wirtschaftliche Schritt nach vorne wenn es der Bevölkerung kostenlos* Strom zur Verfügung stellt.
*kostenlos= aus Staatsmitteln und mit einer Technologie die aus normalen Steuermitteln gedeckt werden kann.

Abahatschi schrieb:In meiner Vorstellung wird das Land den nächsten evolutionäre und wirtschaftliche Schritt nach vorne wenn es der Bevölkerung kostenlos* Strom zur Verfügung stellt.

Allerdings dürfte jetzt schon klar sein, weder Stellarator noch Tokamak werden günstige Kraftwerke ergeben mit kurzen Bauzeiten, wohl um ein mehrfaches teurer und länger als ein normaler Kernreaktor. Insofern selbst mit Kernfusion ist es fraglich ob es dann hier günstige Energie im Überfluss geben wird.

@taren
Mit Sicherheit nicht Stellarator und Tokamek, villeicht mit dem Nachfolger des Nachfolgers. Aber auch da habe ich Zweifel. Das ganze Bauprinzip mit dem riesenheißen Plasma und den Magnetfeldern ist hart am Rande des technisch Machbaren. Was nutzt ein Kraftwerk das zwar "im Prinzip" funktioniert aber andauernd abgeschaltet ist weil mal wieder `ne Spule durchgebrannt ist oder etwas anderes in dieser Art?
Einzige Hoffnung ist da technischer Fortschritt. Die ersten Computer mit tausenden von Radioröhren waren auch technische Wackelkandidaten aus denen wegen Reparaturanfälligkeit nie was geworden wäre. Wenn man nicht den Transistor erfunden hätte. Problem gelöst.

Neuer Meilenstein in der Fusionsforschung am Stellarator Wendelstein 7-X | Hartmut Zohm

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Wo wir gerade beim Thema sind, fällt mir ein, dass es erst vor ein paar Tagen bei Urknall, Weltall und das Leben ein Video zum Stellarator gab, in dem über Fortschritte bei lang dauernder Fusion mit Wasserkühlung berichtet wird. Acht Minuten beste Langeweile im heißen Ofen!