Was ist eine Kernfuision?

Question

Kann man das mit einer Formel beatworten?

Answer 1

Das ist richtig, was Alwin E. geschrieben hat. Ich wollte nur etwas hinzufügen. Kernfusion funktioniert nicht mit jedem Wasserstoffatom, sondern nur mit Isotopen davon: Deuterium und Tritium. Also, ein normales Wasserstoffatomkern besteht nur aus einem Proton, während bei Deuterium das Kern aus einem Proton UND einem Neutron besteht. Der Anteil dieses Isotops ist sehr gering, circa 0,015% aller Wasserstoffatome. Bei Tritium gibt es sogar zwei Neutronen im Kern neben dem einen Proton; dieses Isotop ist aber instabil und radioaktiv, weshalb dies sehr sehr selten vorkommt, viel seltener als Deuterium.
Hier ist ein Beispiel von der ,,effektivsten" Fusion: (D=Deuterium, T=Tritium, He=Helium, n=Neutron)
D + T => He + n
Dieser Neutronrest ensteht, weil wir am Anfang 3 Neutronen haben (1 vom Deuterium und 2 vom Tritium) und weil Helium nur 2 Neutronen hat, also bleibt ein Neutron übrig. Aber wenn man die Masse der Ausgangssubstanzen mit der der Reaktionsprodukte ganz genau vergleicht, sind die Produkte ,,leichter" wegen der Umwandlung eines Teiles der Masse in ganz verheerende Energie. Diese Reaktion ist aber, wie gesagt, nur in der Sonne möglich, weil man eine Temperatur von bis 10 Millionen Kelvin und einen unvorstellbar großen Druck wie in der Sonne benötigt.
Der größte Vorteil dieser Reaktion im Gegensatz zur Kernspaltung ist, dass man keinen radioaktiven Abfall als Reaktionsprodukt hat, was bei Kernspaltung der Fall ist...

Answer 2

Hat mit Chemie weniger zu tun. Das ist rein rechnerisch die Vereinigung von schwerem Wasserstoff (Deuterium mit einem Proton und einem Neutron) zu einem Helium-Kern (2 Protonen und 2 Neutronen. Dabei wird ein Bruchteil der Masse in Energie verwandelt und es bummst. Technisch geht man anders vor und bringt bei hohen Temperaturen (ca. 10 Mio Grad) Deuterid-Ionen zur Reaktion, weil es ein Feststoff ist, der weniger Platz beansprucht. Zur Erreichung der Fusionsreaktion zündet man vorher eine "herkömmliche" Atombombe.
Für die kontrollierte Fusion fehlt es z.Z. noch an Möglichkeiten, diese Temperaturen eine genügend lange Zeit aufrecht zu erhalten. Eine halbe Sekunde sollte es schon sein. Da kein Material der Welt solche Temperaturen übersteht, arbeitet man mit starken Magnetfeldern und Laserbeschuss, um die aufgeheizte Materie von allem fernzuhalten - bisher ohne Erfolg.

Answer 3

Die Verschmelzung zweier Atomkerne. Dabei wird Energie benötigt.

Answer 4

Ja, sicher.

Zwei Wasserstoffkerne verschmelzen zu einem Heliumkern.

Tja, jetzt sagst Du, was macht das schon groß aus?

Ne, jede Menge! Weil: So ein Wasserstoffatömchen besteht aus einem Atomkern und einem Elektron, das da irgendwie drum rum gurkt.

So ein Helium-Atömchen hat auch einen Kern, und zwei Elektronen, die da irgendwie rumgurken.

So.

Jetzt stell Dir mal vor, Du hast ein Gerät, mit dem Du zwei Wasserstoff-Atome geneneinander schießen kannst.

Die sind sich ja nicht unbedingt Feind, die Elektronen. Also, was tun die?

Die machen aus zwei Wasserstoff-Atomen ein Helium-Atom. Weil die Elektronen sich zusammen tun.

Aber jetzt wird's interessant:

Wenn zwei Leute sich zusammentun, dann bleibt meistens jemand übrig.

Und genau so ist's auch bei den Atomen.

Ein Helium-Atom wiegt weniger als zwei Wasserstoff-Atome.

Irgendwo muss der Rest doch geblieben sein, oder?

Das nennt man "Massendefekt": Es fehlt was an Masse.

Der Einstein, Albert, hat das mal ausgerechnet, und kam auf die berühmte Formel: e=m*c^2

Da hat er zwar vermutlich Recht damit; aber der einzige bekannte Ort, an dem Kernfusion stattfindet, ist die Sonne, die jeden Tag auf uns runterscheint.

Experimente der Menschen mit Kernfusion haben bisher noch nicht funktioniert, und werden es vermutlich auch nicht, auch wenn die EU gerade mal wieder 50 Milliarden (!) Euro in ein entsperchendes Projekt gesteckt hat.

Answer 5

Die Kernfusion hat eigentlich nichts mit Chemie zu tun, sondern mit Atomphysik. Dabei werden die Kerne zweier Atome (z. B. Wasserstoff) zu einem völlig neuen Atom (in diesem Falle Helium) zusammengeschweißt und dabei fällt eine Menge Energie ab. Das hällt z. B. die Sonne am Laufen und ist auch der Mechanismus der Wasserstoffbombe. Seit ungefähr 40 Jahren wird außerdem versucht diesen Prozess in einem Reaktor zu zähmen, was allerdings ziehmlich aufwändig ist.
Im Gegensatz dazu entstehen bei einer chemischen Reaktion immer nur neue chemische Verbindungen aus denselben Atomen. Die dabei freiwerdenden Energie ist um Zehnerpotenzen weniger als bei Kernreaktionen.
Eine chemische Formel gibt es also für dein Problem nicht.
Allerdings haben auch dei Atomphysiker Formeln für diese Reaktionen, die kann man aber schlecht hier wiedergeben.
Siehe Quelle

Answer 6

Ich kenne nur ne KernFUSION (Fusion = Zusammenschmelzen von Dingen)