Umweltfreie Fusionsmaschine Focus
Umweltfreie Fusion, eine weitere mögliche Technologie?
Die Focus-Experimente
Die bislang erzielten Ergebnisse haben nicht das gleiche Vertrauensniveau wie die der Sandia-Z-Maschine, aber es schien uns interessant, diese Experimente zu erwähnen, um zu zeigen, wie vielfältig die Möglichkeiten der MHD sind, um die Dichte und Temperatur eines Plasmas zu erhöhen. In dieser Hinsicht ist das Focus-Experiment sehr originell. Es bleibt jedoch zu klären, ob die hohen Temperaturen, die mit dem Röntgenstrahl gemessen wurden, tatsächlich die Temperatur des Plasmas oder das Ergebnis des Einflusses auf die Anode darstellen. E. Lerner, der nicht über die Mittel des mächtigen Labors in New Mexico verfügt, ist überzeugt, dass dies darauf hindeutet, dass eine Temperatur von über einer Milliarde Grad (100 keV) erreicht wurde. Wir überlassen ihm die Verantwortung für diese Schlussfolgerung.
Funktionsprinzip
- Juni 2006
FOCUS ist ein Experiment, über das seit Anfang der 2000er Jahre viele Leute sprechen. Man findet Informationen in der Wikipedia unter:
http://en.wikipedia.org/wiki/Plasma_focus
Fusion ruft für jeden sofort zwei einzigartige Technologien hervor.
- Die Fusion in Tokamaks, die der kostspieligen ITER-Experimente entspricht, die in Cadarache, nördlich von Aix-en-Provence, installiert wird.
- Die Fusion durch Laser, die dieser anderen „Kathedrale für Ingenieure“ entspricht, dem Megajoule-Projekt, das in Barp, nahe Bordeaux, liegt.
Unter Fusion wird ausschließlich die Fusion von Deuterium und Tritium verstanden, die bei der niedrigsten Temperatur stattfindet. Deuterium ist ein Isotop des Wasserstoffs, dessen Kern aus einem Proton und einem Neutron besteht. Der Kern des Tritiums besteht aus einem Proton und zwei Neutronen.
Die Fusion dieser Isotope, die bei Temperaturen von hundert Millionen Grad stattfindet (mit schnellem Tempo), erzeugt ein Heliumkern und ein schnelles Neutron mit einer Energie von 14 MeV (14 Millionen Elektronenvolt). In der Mitte der Sonne beträgt die Temperatur der „Kessel“ nur 15 bis 20 Millionen Grad, und die Fusion erfolgt dort viel langsamer (sonst würde die Sonne explodieren).
Die Moleküle des schweren Wasserstoffs sehen sich sehr ähnlich wie die des leichten Wasserstoffs. Sie besitzen die gleichen chemischen Eigenschaften:
Auf der linken Seite ein D-D-Molekül und auf der rechten Seite ein T-T-Molekül. Die Bindung wird durch Elektronen gewährleistet, hier dargestellt als Bienen. Die „Nukleonen“ sind als Teufelchen dargestellt. Die Protonen, elektrisch geladen, sind lila, die Neutronen, elektrisch neutral, sind rot.
Ab 3000 °C „ionisiert sich“ der Wasserstoff vollständig, die Elektronen verlassen die Kerne und der Wasserstoff (leicht oder schwer) verwandelt sich in ein Plasma, eine Mischung aus einem „Elektronengas“ und elektrisch geladenen Kernen. Aber bei etwa 100–150 Millionen Grad neigen diese Kerne dazu, zu reagieren:
Hier ist das Schema der Fusion des schweren Wasserstoffs:
Der Leser kann sich mit all diesen Konzepten im Zusammenhang mit der Kernenergie vertraut machen, indem er meine kostenlos herunterladbare Comic-Veröffentlichung konsultiert
Energietreu
verfügbar auf der Website http://www.savoir-sans-frontieres.com unter der Adresse:
http://www.savoir-sans-frontieres.com/JPP/telechargeables/Francais/energetiquement_votre.htm
Es ist die Emission dieses 14 MeV Neutrons, die das Problem darstellt, da diese Teilchen eine induzierte Radioaktivität in allen Strukturen des Reaktors verursachen. Diese Neutronen integrieren sich in die Materialien der Reaktorstrukturen und erzeugen zahlreiche instabile Substanzen, die automatisch radioaktiv werden und zu Abfällen werden. Dieser Neutronenstrom beeinträchtigt zudem die Reaktorstrukturen, kann im Laufe der Zeit die Festigkeit der Komponenten beeinträchtigen und das ordnungsgemäße Funktionieren der Spulen, die das Plasma einschließen, stören.
Das obige Bild zeigt die Regeneration des Tritiums. In der Praxis erzeugen die Fusionsneutronen nicht nur Tritium. Sie erzeugen auch zahlreiche radioaktive Isotope durch künstliche Radioaktivität (im Gegensatz zur „natürlichen Radioaktivität“, die mit radioaktiven Isotopen in der Natur verbunden ist und ursprünglich in Supernova-Explosionen entstanden ist und später in die Masse der Erde eingegangen ist, als diese sich bildete). Eine Lithiumschicht verhält sich wie ein „fruchtbares Material“, das kontinuierlich Tritium erzeugen soll, das radioaktiv ist (Halbwertszeit: 12 Jahre) und in der Natur nicht vorkommt.
Im Allgemeinen weiß der Durchschnittsmensch nicht, dass die Fusion „eine Kernchemie“ ist, bei der man von einem „Fusionsgemisch“, einer „Reaktion“ und den „Reaktionsprodukten“ ausgeht. Die Deuterium-Tritium-Fusion ist nur eine der möglichen Reaktionen. Aber da es sich um die Reaktion handelt, die bei der niedrigsten Temperatur stattfindet
**Umweltfreie Fusionsreaktionen, frei von Radioaktivität und radioaktiven Abfällen! **
Wir haben in einem Artikel über die Z-Maschine gesehen, dass im Jahr 2005 in den Sandia-Laboratorien in New Mexico eine Temperatur von zwei Milliarden Grad erreicht wurde. Es sei erwähnt, dass das Ziel des Experiments nicht darin bestand, so hohe Temperaturen zu erreichen, sondern eine einfache Röntgenstrahlquelle unter einigen Millionen Grad zu erzeugen. Doch unerwarteterweise hat dieser Plasmapressor ... zwei Milliarden Grad geliefert, auf eine völlig unbestreitbare Weise. Dieses außergewöhnliche Ergebnis hat sofort Unbehagen bei den Teams ausgelöst, die seit Jahrzehnten diese kostspieligen Projekte verwalten, nämlich:
- Die Laserfusion (in Frankreich: Megajoule)
- Die Fusion in Tokamak-Maschinen (in Frankreich: ITER)
Doch wir werden sehen, dass diese Z-Maschine vielleicht nicht die einzige ist, die so heiße Plasmen erzeugen kann (obwohl das ITER-System, das kontinuierlich arbeitet, seine Temperatur nicht erhöhen kann). Mit einer Analogie könnte man sagen, dass es genauso viel Unterschied zwischen dieser neuen Generation von Hochtemperatur-Fusionsmaschinen und dem Tokamak gibt wie zwischen Explosionsmotoren und Dampfmaschinen.
Somit ist ITER im Vergleich die Dampfmaschine der modernen Zeit
Um diese Arten von Maschinen besser zu verstehen, ist es notwendig, sich mit den elektromagnetischen Kräften vertraut zu machen, die in elektrischen Leitern und Entladungen wirken.
Nehmen wir einen „weichen“ Solenoid, eine einfache Schleife, durch die ein Strom fließt. Diese Spule erzeugt ein Feld, das auf den vom Strom durchflossenen Draht mit der Laplace-Kraft I x B wirkt.
Ausdehnung einer Spule unter dem Einfluss ihres eigenen Magnetfeldes
Das ist typischerweise das Experiment, das Sie in der Schule oder im Palais de la Découverte gesehen haben.
Wenn der Strom stark genug ist, kann dies zum Zerreißen des elektrischen Leiters führen. In meinem Labor der sechziger Jahre erzeugten wir magnetische Felder...