Fusion von 2 Wasserstoffkernen, Frage zu meinen Gedanken dazu
 

Guten Morgen Forum,

um mir Arbeit zu sparen möchte ich eine Frage stellen.

Wie der Titel schon ankündet geht es um die Fusion von Wasserstoffkernen.

Vorab weitere Überlegungen: Aus der Schulzeit ist mir in Erinnerung geblieben, daß innerhalb des Kerns eines chemischen Elements die Anzahl der Neutronen der Anzahl der Protonen entspricht. Wenn man also Helium aus zwei Wasserstoffkernen machen möchte, braucht man zusätzlich 2 Neutronen.

Zur Sache:

Allgemein ist mir in Erinnerung geblieben, daß bei der Fusion von 2 Kernen beliebiger chemischer Elemente, deren Endprodukt laut Periodensystem vor dem Eisen steht, man einen Überschuß an Energie erhält. Ab dem Eisen muß man Energie für die Fusion aufwenden.

Frage:

Wenn man 2 Wasserstoffkerne fusioniert und einen Kern aus 2 Protonen ohne Neutronen erhält, dann gehe ich davon aus, daß man einen Energieüberschuß erhält. Woher kommt die Energie des Energieüberschusses?

Ich habe mir gedacht, daß es vielleicht so ist, daß ein Heliumkern ohne Neutronen, also bestehend aus 2 Protonen, weniger Masse hat als 2 Protonen, die auf 2 Wasserstoffkerne verteilt sind und die Energie aus der Differenz der beiden Massen kommt.

Ist das so?

Gruß,
Hawkclay

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Servus, willkommen im Forum.

Nein, das ist nicht allgemein so. Je mehr Protonen in einem Kern sind, desto größeren Neutronenüberschuss braucht man, um den Kern trotz der gegenseitigen Abstoßnung der Protonen stabil zu halten.
Das passiert nicht, weil ein Kern aus zwei Protonen sehr viel mehr Energie enthalten würde als zwei einzelne Protonen. Der tatsächliche Vorgang wird bei Wikipedia beschrieben: Zwei Protonen kommen unter Aufwendung kinetischer Energie einander so nahe, dass die schwache Wechselwirkung ins Spiel kommt. Über diese wird ein Proton in ein Neutron und ein Positron (und ein Neutrino, aber das spielt keine Rolle) umgewandelt. Das Positron fliegt weg, während das ungeladene Neutron nun nicht mehr vom Proton abgestoßen wird und mit diesem eine Bindung eingeht.
Ein einzelnes Neutron wäre tatsächlich schwerer als ein Proton, aber der gebundene Zustand der beiden ist leichter als zwei Protonen. Daher kommt die freigesetzte Energie.

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Ich habe so meine Meinung über Wikipedia und finde sie im folgenden bestätigt. Also:


Allgemein ist mir in Erinnerung geblieben, daß die schwache Wechselwirkung für den Zerfall des Kerns verantwortlich ist und nicht für den Zusammenhalt. Für den Zusammenhalt ist die starke Wechselwirkung verantwortlich.

Zum Neutrino kann ich nichts sagen, jedoch zum Positron. Das Positron ist die Antimaterie des Elektrons. Wikipedia meint also, daß bei der Fusion Antimaterie entsteht. Etwas, dem ich bisher noch nie begegnet bin...

Ohne eine M/AM Reaktion? Das müßte doch praktisch sofort zerstrahlen...

Als Ergebnis kommt bei mir raus, daß eins der beiden Wasserstoffkerne zum Neutron wird und die Differenz der Masse zwischen einem einzelnen Wasserstoffkern und einem einzelnen Neutron, gebunden zu Deuterium, zum Energieüberschuß wird.

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Erst einmal vorab: es gibt kein Heliumisotop ohne Neutronen!

Nach Überwindung der elektrische Abstoßungskräft (hier muss Energie aufgebracht werden um die elektronenlosen Ionen einander auf das richtige Maß anzunähern) wird Bindungsenergie frei:

https://www.leifiphysik.de/kern-teil...sen/kernfusion

https://www.leifiphysik.de/kern-teil...scheinlichkeit

Die zwei Links helfen mehr als tausend Worte :)

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Ich möchte mir Arbeit sparen. Ich halte es für sicher, daß wenn ich Mathematik, Physik und Chemie studieren würde keine solche Fragen meinerseits kommen würde.

Wenn jemand die Sache tatsächlich versteht und nicht bloß klugscheißt, dann sind solche Fragen Peanuts und dann käme eine saubere Antwort, die zu vielem anderen, daß man überall finden kann, logisch zusammen passen würde.

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Um etwas zu verstehen hilft es wenige andere darüber nachdenken zu lassen.
Nachdenken ist Arbeit, die lässt sich nicht einsparen wenn man die Welt verstehen will.

Es gibt bestimme Wege der Fusion, die zum Eisen führen: https://www.greelane.com/wissenschaf...hesis-2699311/

Der Grund ist, dass die Energien und die Wahrscheinlichkeiten zur Verschmelzung von verschiedenen Reaktionspartnern sehr unterschiedlich ist, sonst würde man bei den Fusionsreaktoren, den viel billigeren Wasserstoff und nicht Deuterium oder Tritium verwenden,

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Ja, sinnlose Arbeit, wenn man auf dem Holzweg ist.

Jemand, der die Sache versteht und eine saubere Antwort gibt, kann einem durch die Antwort den Hinweis geben, daß die Arbeit auch lohnt und dann kann man sich ran machen den Weg dahin zu gehen und die Sache für sich so zu erarbeiten, daß man es versteht.

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Der mir logische Grund, daß man Deuterium und Tritium verwendet liegt nicht in den Kosten, sondern in der Art wie man Energie aus der durch Menschen kontrollierten Kernfusion gewinnt.

Es ist das Überschussneutron dieser Reaktion, daß das heiße Plasma und das EM-Feld verläßt und durch Kollision mit dem Panzer den Panzer erhitzt, der wiederum Wasser erhitzt das zu Gas wird, das im Anschluß durch Turbinen geleitet wird, die Strom erzeugen.

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Ja, es ist sicher gut jemanden direkt auf den falschen Weg hinzuweisen und den Fehler richtig zu stellen, aber der Hinweis auf weiterführende Literatur spart auch viel Arbeit.

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Bei der Art der Antworten hier bin ich sehr vorsichtig wenn mir die Antwortenden sagen etwas existiere nicht. Beispiele in der Geschichte hierzu sind Legion.