Fusionsprozesse

 

„Wenn man als Werkzeug nur einen Hammer hat, sieht jedes Problem wie ein Nagel aus.“
Abraham Maslow


Definition der Fusion und mögliche Fusionsprozesse

 

Die Fusion ist zu definieren als das Verschmelzen von Teilchen und/oder Kernen zu schwereren Teilchen oder Kernen. Sie beschränkt sich nicht auf das Verschmelzen von Atomkernen.

 

Fusionsprozesse werden wie alle Teilchenwechselwirkungen von der Struktur der beteiligten Reaktanten determiniert. Es sind deshalb vielfältigere Reaktionstypen möglich und es ist eine differenziertere Betrachtung erforderlich, als es die gegenwärtige Physik anerkennt. Für jede Fusionsreaktion lässt sich die exakte Reaktionsgleichung ermitteln. Diese beschränkt sich allerdings nicht auf das Addieren von Protonen und Neutronen. Es sind die Strukturen der Ausgangsteilchen, deren strukturelle Umwandlungen und die Strukturen der Fusionprodukte darzustellen. Beispiele werden weiter unten und auf der folgenden Seite gegeben.

 

Eine Fusion setzt dann ein, wenn sich die Fusionspartner in einer hinreichenden räumlichen und zeitlichen Annäherung befinden. Hohe Teilchenenergien bzw. Temperaturen aktivieren einerseits die Reaktionspartner und erhöhen die Häufigkeit der räumlichen Annährung, andererseits verkürzen sie die Zeitdauer der Annäherung. Gelingt es, die Reaktionspartner auf geeignete Weise zu fixieren, beispielsweise im Atomgitter eines katalytisch wirkenden Stoffes, sind nennenswerte Fusionsraten auf kleinem Raum berets bei niedrigen Temperaturen zu erwarten.

Die Coulombschen Kräfte werden in der gegenwärtigen Theorie überbewertet. Auch die Annahme, dass erst bei sehr hohen Teilchenenergien bzw. Temperaturen Fusionsprozesse möglich sind, ist nicht zutreffend. Einige Fusionsprozesse mit Neutronen als ungeladenem Teilchen laufen bei Raumtemperatur ab, ohne dass die Theorie damit Probleme hätte. Die Neutronen verschmelzen sehr leicht mit vielen Atomkernen, wie z.B. mit 48-Cd-113, 92-U-235 und auch mit den Protonen im primären Kühlkreislauf von Kernspaltungsreaktoren.

 

 

Strukturelle Darstellung von Fusionsreaktionen

 

a) Die Verschmelzung von Proton und Neutron zum Deuteron

 

Gleichung (9.1) gibt die Reaktion in der äußerlich beobachtbaren Form wieder, was etwa dem Erkenntnisstand der aktuellen Theorien der Kernphysik entspricht:

 

(9.1)          p           +       n          →             d

Substrukturell bietet sich ein sehr viel differenzierteres Bild dieser Teilchenfusion (Zur Erläuterung: Runde Klammern fassen die Masseteilchen ein, geschweifte Klammern die bindenden Subteilchen, eckige Klammern umfassen das komplette Teilchen.):


(9.2)     [π+ π μ+]   +    [K+ π]    →    [2(π+ π) {π+}]

 

Es findet eine Reaktion zwischen zwei Subteilchen statt. Das positive Myon (im Proton) und das positive Kaon (im Neutron) treten in Wechselwirkung:

 

(9.3)           μ+    +     K+           →       2π+

 

Die Gl. (9.3) ist die relevante innere Teilchenumwandlung bei der Verschmelzung eines Protons und eines Neutrons zum Deuteron; es sollte für diese Art der Reaktionen der Begriff „innere Reaktion“ oder „innere Umwandlung“ geprägt werden.

 

Überprüfen lässt sich jede Teilchenreaktion durch eine „Vergleichsrechnung“ auf elementarstruktureller Ebene. Zunächst die innere Reaktion (9.3) als (9.3e):

 

(9.3e)     (1e+)   +   (3e+ 2e)    →    2(2e+ 1e)

                                4e+ 2e    →    4e+ 2e

 

Die Überprüfung der substrukturellen Gesamtreaktion (9.2):


                   Poton                      +         Neutron               →              Deuteron

 

(9.2e)      [(2e+ e) (e+ 2e) e+]   +   [(3e+ 2e)(e+ 2e)]     →    [2(2e+ e) 2(e+ 2e) {(2e+ e)}]

                      (4e+ 3e)             +           (4e+ 4e)           →             [(6e+ 6e) (2e+ e)]

                                                             (8e+ 7e)            →                  (8e+ 7e)

 

b) Verschmelzung von zwei Deuteronen 1-H-2 zum Kern 2-He-4

 

Darstellung der Reaktion in Form der beobachtbaren Teilchen:

 

(9.4)          1-H-2           +          1-H-2                →        2-He-4

 

Ausführliche substrukturelle Darstellung der Reaktion:

 

(9.5)     [2(π+ π)  {π+}]   +   [2(π+ π)  {π+}]    →    [4(π+ π)  2{π+}]

 

Bei der Fusion von Deuteronen zu Helium-4-Kernen kommt es lediglich zu einer Neuordnung der vorhandenen Subteilchen, eine innere Teilchenumwandlung findet nicht statt. Diese sehr einfache Reaktion erfordert die hinreichende Annäherung der Ausgangsteilchen, wie das in einem Wasserstoff aktivierenden Kontakt zu erwarten ist. Eine zeitliche Untergrenze dieser Annäherung ist sehr wahrscheinlich.

 

 

Zur gegenwärtigen Fusionsforschung

 

Die Tokomak-Experimente liefern bisher keinerlei Beweise für eine wirtschaftliche Energieerzeugung. Die wenigen hierbei beobachteten Fusionsereignisse sind zufällige Reaktionen beim hochenergetischen Zusammanprall von Deuteriumkernen. Es muss in Erwägung gezogen werden, dass die Ergebnisse der Experimente geschönt werden, um den extrem hohen materiellen Aufwand zu rechtfertigen. Das Tokamak-Verfahren ist trotz des sehr einfachen Reaktionsablaufs (s.o.) höchst aufwändig, unsicher und damit unwirtschaftlich ist. Zur Erzielung einer nennenswerten Fusionsrate wird neuerdings erwogen, einen Teil des Deuteriums durch Trituim zu ersetzen. Damit würden die Fusionskraftwerke potentiell vergleichbar gefährlich wie die Kernspaltungskraftwerke, denn Tritium ist radioaktiv und hochflüchtig.

 

Kernkraft als Energiequelle ist nach experimenteller und theoretischer Sachlage wesentlich vielfältiger, einfacher und sicherer nutzbar. Dagegen stehen die Physik mit ihren überalterten Denkweisen und die damit verbundenen Subventionierungspraktiken. Aus naheliegenden Gründen werden an diese Stelle keine weitere theoretische und technische Aussagen getroffen.