Wieviel Energie steckt in einem Atom? Also wieviel kann man daraus mittels Fusionsreaktor gewinnen?

Answer 1

Deine Frage auf vielfache Weise zu beantworten! Willst Du wissen,

a) wie man das theoretisch ausrechnet (Ansätze in den anderen Antworten in diesem Forum)
b) wieviel Energie man technisch glaubt (!) gewinnen zukönnen. (Also Gewonnene Energie aus dem Prozeß - (Minus!) eingesetzte Energie) oder
(Dann siehe: Forschungszentrum Karlsruhe; http://www.fzk.de/fzk/idcplg?IdcService=FZK&node=0553
oder IPP Garching http://www.ipp.mpg.de/)
c) Welche Bedeutung die Fusionsenergie in der Zukunft haben kann?
dann siehe
http://www.energie-fakten.de/html/fusion.html

Grüße
Claudio

Answer 2

Halt das sind zwei fragen in einer.
Einfachster Fall Deterium und Deterium (Fusion in der Sonne) wenn ich die beiden Elemente betrachte haben diese tatsächlich eine Energie die der Formel
E=mc²
Wurde ich also Deterium und Anti-Deuterium zusammenstossen lassen so würde tatsächlich energie in dieser Grössenordnug frei.

Nun zu der Fusion
Ich hab meinen Chemielerer seinerzeit geärgert indem ich ihm vorgerechnet habe das die Summe der Massen von Elementarteilchen nicht exakt der Masse von Helium entspricht. Und das ist genau der Knackpunkt der Fussion. Bei der Fusion wird tatsächlich Masse in Energie umgewandelt. ABER es ist die Differenz der Masse von zwei Wasserstoffatomen zu einem Heliumatom. Und das ist nur ein Bruchteil der Atommasse.

Answer 3

Die Energie, die in einem atom steckt hängt von der anzahl seiner protonen und neutronen ab.
diese energie heißt bindungsenergie und man kann sie für fusion bzw. spaltung benutzen.

fusion bedeutet: zwei einzelne atome mit wenig bindungsenergie werden zusammengebracht zu einem größeren mit mehr bindungsenergie.
ABER: die summe der bindungsenergie der beiden einzelnen ist GERINGER als die des fusionierten atoms -> es ist also bindungsenergie frei geworden, die man dann nutzen kann.

funktionieren tut dies also nur mit leichten atomen, wo die bindungsenergie der einzelnen kleiner ist - das geht genau genommen nur bis eisen. also elemente über eisen lassen sich zwar fusionieren, aber es wird keine energie mehr frei.

als beispiel nehme ich jetzt zwei wasserstoff-kerne, die fusioniert werden zu einem Helium. Dabei werden ein Neutron und etwa 18MeV
(1MeV = 2*10^(-13), also 0 komma 13 Nuller und dann eine 2, Joule)
frei.
Grund: die Bindunsenergien der beiden Wasserstoffkerne sind zusammen 8, die Bindungsenergie des Heliumkerns ist aber 28. 2 MeV etwa braucht das Neutron, bleiben 18MeV Energie zum Nutzen.

Fusioniert man jetzt aber zwei Lithiumkerne, also schwerer als Wasserstoff, zu einem Kohlenstoffkern, so werden nur noch etwa 15 MeV frei.

1MeV klingt zwar wenig, aber ein Gramm Wasserstoff enthält ja schon unglaublich viele Moleküle, nämlich etwa 10^23 (eins mit 23 Nullen). Fusioniert man alle diese Wasserstoffatome zu lauter Heliumkernen, so würden dabei 800000 Millionen Joule frei werden.

Answer 4

warum bin ich der einzige der massendefekt sagt -.-?

Δm = (Zmp + Zme + Nmn) − mk

und per bindungsenergie kommt man dann durch energie differenz auf die freiwerdende energie bei einer fusion so war dat glaub ich ^^ also bei wikipedia ist die grafik irgendwie falsch rum...
http://de.wikipedia.org/wiki/Massendefekt

Answer 5

Das sind zwei verschiedene Fragen:

Mit E = mc² kannst Du ein Atom theoretisch (man müsste schon wissen, welches) komplett in Energie verwandeln. Wenn Du ein Atom hast, brauchst Du nur noch seine Masse einzusetzen und ggf.in eine Dir bekannte Einheit umzurechnen. Das gibt alles sehr unanschauliche Werte. Geh mal auf die Webseite von CERN, die haben da was Schönes zu Antimaterie.

Die zweite Frage ist die nach der Kernfusion. Hierbei wird zwar mehr Energie frei als bei der Kernspaltung, und vor allem gibt es keine kritschen Massen, aber auch hier wird nur ein kleiner Bruchteil der Masse in Energie umgesetzt. Aber für einen Riesenknall mit bis zu 60 Megatonnen TNT-Äquivalenten hats bisher schon gereicht.

Und für einen Fusionsreaktor hats bisher noch nicht gereicht. In Frankreich bauen sie (das sind alle Schlauköpfe der Welt unter der Leitung von Japan! So kommt man in den UN-Sicherheitsrat) zwar jetzt einen, aber keiner weiß, ob er jemals in Gang gesetzt werden kann. Alle Pilotprojekte sind bisher erfolglos geblieben.

Answer 6

die Formel E=m*c^2 tut hier ihren zweck. in einem fusionsreaktor werden (normalerweise, mnachmal, immer? - ka) 2 atomkerne von schwerem Wasserstoff, sog Deuterium, zu einem Heliumkern verschmolzen. je zweimal proton und neutron wird also zu einmal proton und drei neutronen. protonen sind etwa genauso schwer wie protonen, allerdings ist durch die bindung innerhalb des kerns der heliumkern etwas leichter als die zwei wasserstoffkerne.

Dieser minimale Gewichtsverlust wird in Energie umgesetzt. Allerdings verschmelzen diese Dinger erst bei enormen Temperaturen (einigen Mio Grad, angabe ist aber nur halbwissen), sodass im moment noch mehr Energie eingesetzt als wieder gewonnen wird. Deswegen gibt es auch noch keine kommerziellen Fusionsreaktoren, sondern nur Forschungseinrichtungen.

P.S.: Nach einem ähnlichen prinzip arbeit auch unsere sonne, und wenn in ein paar Mrd Jahren keine Wasserstoffkerne mehr da sind, isses vorbei mit billiger Energie.
P.P.S.: @Michael K: das stimmt bei den meisten Zerfallsprozessen, wie denen in aktuellen Kernreaktoren und der Atombombe. Die bei der Fusion entstehenden Heliumatome sind aber in keiner (allgemein/mir bekannten)Weise strahlend.

Answer 7

der Wirkungsgrad bei Spaltung oder Fusion liegt etwa bei 3-5%. D.h.: es werden 3-5% der Materie in Energie umgewandelt! Nach E=MC2 ergibt das eine enorme Energie. Bei der Hiroshimabombe wurden etwa 2 Gramm Materie vernichtet! Natürlich ist die Energieausbeute grossartig, aber die radioaktiven Abfälle auch... insofern naja...

Answer 8

Interessierst du dich fuer Kernphysik? Cool! Ich bin ein Kernphysikfreak, der leider staendig alles wichtige vergisst :D
die energie kannst du doch mit E=mc² ausrechnen oder? Ich hab das mal gemacht aber vergessen was rauskommt :D

Answer 9

E = m*c^2

Wie es mein Freund ALBERT EINSTEIN schon erkannte