https://www.dire.it/05-04-2024/1027793-meloni-punta-energia-pulita-fusioni-nucleari-cosa-significa/
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ROM – „Saubere“ Kernenergie, die aus der Kernfusion entsteht, als eine Quelle, die für die Zukunft genutzt werden kann, vor allem weil sie unbegrenzt ist:Es war Giorgia Meloni, die heute Morgen anlässlich der Veranstaltung „Wissenschaft im Zentrum des Staates“ der italienischen Wissenschaftlervereinigung (Isa) darüber sprach. Saubere Energie, daher diejenige, die sich auf natürliche Weise auf der Sonne und den Sternen bildet.Und was künstlich kann es durch hergestellt werden Kernfusion, eine Operation, die nichts mit Atomkraftwerken und Bomben zu tun hat Bisher wurde es nur im Labor getestet.Dabei handelt es sich um eine Forschungsrichtung, bei der es in der Forschung noch viel zu entdecken gibt – und bei der es noch lange dauern wird, bis sie in großem Maßstab produziert und genutzt werden kann – die laut Premierminister Meloni aber sicherlich die Zukunft sein wird.In der Zwischenzeit sagte Meloni Folgendes:„Eine großartige Perspektive, eine großartige Vision, ein großartiger Traum entstehen Möglichkeit, in nicht allzu ferner Zukunft durch Kernfusion saubere und unbegrenzte Energie zu erzeugen.Italien ist die Heimat von Enrico Fermi und in dieser Hinsicht unübertroffen dank seines Know-hows, seiner Forschungs- und Entwicklungstätigkeit und unseres Produktionssystems:Wir können weiter wachsen, a Geben Sie der Welt neue Entdeckungen und eine bessere Zukunft und anders.“
Spaltung und Fusion
Wenn es wahr ist, dass die Wörter ähnlich sind, Kernfusion unterscheidet sich stark von Kernspaltung, das stattdessen dasjenige ist, das bestehende Kernkraftwerke antreibt.Aber gehen wir der Reihe nach vor.Kernspaltung ist das, was wir wissen, was existiert und Kernkraftwerke und Atomgeräte antreibt.Das aus der Fusion ist im Wesentlichen die Energie, die die Sterne antreibt, die Grundlage des Lebens und die Existenz des Universums.Ersteres hat seit seiner Entdeckung keine großen Fortschritte gemacht und fand sehr bald umfangreiche industrielle Anwendungen zur Energieerzeugung, letzteres fand bislang nur Anwendungen in Prototypenanlagen oder von Labor.
Was passiert bei der Kernspaltung?
Die Spaltreaktion wurde erstmals 1934 von Enrico Fermi und seinen Mitarbeitern im Labor durchgeführt, 1938 von Otto Hahn und Fritz Strassmann erkannt und experimentell untersucht, im folgenden Jahr von Otto Robert Frisch und Lisa Meitner (der wir den Begriff verdanken) interpretiert und anschließend von Niels Bohr und Mitarbeitern theoretisch untersucht.
Bei der Kernspaltung absorbiert ein Kern mit einer hohen Ordnungszahl, der von einem Neutron oder sogar von geladenen Teilchen (Protonen, Deuteronen, a-Teilchen und anderen) getroffen wird, diese und zerfällt gleichzeitig in zwei Fragmente mit jeweils einer Ordnungszahl in der Größenordnung der Hälfte die Größe des ursprünglichen Kerns, zuzüglich einer bestimmten Anzahl freier Neutronen.Es handelt sich um eine stark exoenergetische Reaktion – Es wird viel Energie freigesetzt – und da es auch sekundäre Neutronen produziert, kann es sich unter geeigneten Bedingungen in einem Kettenprozess selbst erhalten.Etwa ein Drittel der in den meisten Kernkraftwerken erzeugten Energie stammt aus Plutonium, das in ihrem Kern als Nebenprodukt von Uran-238 entsteht.In Kernkraftwerken ermöglicht die bei Spaltungsreaktionen entstehende Wärme die Erhitzung von Wasser, bis Dampf entsteht.Wie bei thermoelektrischen Kraftwerken mit fossilen Brennstoffen (Kohle oder Erdgas) Die in Form von Wärme freigesetzte Energie wird zunächst in mechanische Energie und anschließend in elektrische Energie umgewandelt:Der erzeugte Dampf treibt eine Turbine an, die wiederum einen Generator in Gang setzt.
Wie viele Kernkraftwerke gibt es auf der Welt?
Es sind rund 440 Anlagen in Betrieb, Angeführt von den Vereinigten Staaten, wo 92 Kraftwerke aktiv sind, gefolgt von Frankreich mit 56 und China mit 55, aber es ist das Land, in dem sich über 20 Kraftwerke im Bau befinden.Die Kernenergie mit einer Betriebskapazität von etwa 413 Gigawatt in 32 Ländern liefert etwa 10 % der weltweiten Stromerzeugung und vermeidet gleichzeitig 1,5 Gigatonnen weltweite Emissionen in die Atmosphäre und 180 Milliarden Kubikmeter des weltweiten Gasbedarfs pro Jahr. Das Problem der Kernenergie sind die sehr hohen, teilweise unbezahlbaren Kosten und die mit der Produktion verbundene Sicherheit.Das alles ist auch mit sehr langen Zeiten verbunden:Der finnische Reaktor Olkiluoto 3 (OL3), einer der letzten, die in Europa gebaut wurden, nahm erst mehr als 18 Jahre nach Baubeginn die reguläre Produktion auf.
KERNFUSION IN DEN STERNEN
Die Kernfusion erfolgt spontan in der Sonne und anderen Sternen, wo die sehr hohe Innentemperatur die Fusionsreaktion von Wasserstoffkernen (Proton-Proton-Reaktion) begünstigt.Durch die Fusion entsteht Energie, die in Form von Wärme, elektromagnetischer Strahlung und Partikeln die Erde erreicht.Bei der Fusion verschmelzen zwei Kerne leichter Elemente wie Deuterium und Tritium bei hohen Temperaturen und Drücken zu Kernen schwererer Elemente wie Helium unter Freisetzung großer Energiemengen. Die Energie und die schweren Elemente, die wir im Universum und auch auf unserem Planeten finden, entstehen daher in Sternöfen.Kerne können nur auf sehr kurze Distanz verschmelzen und die Geschwindigkeit, mit der sie kollidieren, muss sehr hoch sein.Ihre kinetische Energie – und damit die Temperatur – muss sehr hoch sein.
WIE KERNFUSION IM LABOR FUNKTIONIERT
Um Fusionsreaktionen im Labor durchzuführen, ist es notwendig, eine Mischung aus Deuterium und Tritium über ausreichend lange Zeiträume auf sehr hohe Temperaturen (100 Millionen Grad) zu bringen.Aus diesem Grund Die Herausforderung der Fusion besteht vor allem darin, dieses Plasma bei sehr hohen Temperaturen einzudämmen, die wir mit starken Magnetfeldern und ganz besonderen Materialien zu erreichen versuchen.Um die Fusionsreaktion zu erreichen, muss das Wasserstoffplasma auf einen begrenzten Raum beschränkt werden:In der Sonne geschieht dies aufgrund der enormen Gravitationskräfte.Um im Labor eine kontrollierte Fusion mit einer positiven Energiebilanz zu erreichen, ist es notwendig, ein Deuterium-Tritium-Plasma auf viel höhere Temperaturen (100 Millionen Grad) zu erhitzen und es so in einem begrenzten Raum für eine für die freigesetzte Energie ausreichende Zeit zu halten Fusionsreaktionen können sowohl die Verluste als auch die für ihre Herstellung aufgewendete Energie ausgleichen. Bei der Fusion entsteht kein Abfall, aber unseres Wissens nach ist es sehr schwierig, ihn im industriellen Maßstab nutzbar zu machen, was erst in Jahrzehnten, 50 bis 70 Jahren, der Fall sein wird.
Der erste Fusionsreaktor kommt, die Rolle Italiens
Die europäische Roadmap zur Fusionsstromerzeugung sieht die Verwirklichung des vor erster Reaktor, der Strom ins Netz einspeist.Der Joint European Torus (JET), das weltweit größte Kernfusionsexperiment, ist gelungen ein neuer Rekord an erzeugter Energie Während der letzten und letzten Versuchskampagne wurde die Fähigkeit demonstriert, Fusionsenergie zuverlässig zu erzeugen.Die von EUROfusion koordinierten wichtigsten europäischen Labore trugen zum Erfolg der Experimente bei. Italien ist Partner der ENEA, des Nationalen Forschungsrats, des RFX-Konsortiums und einiger Universitäten.In den USA hat die National Ignition Facility in Livermore, Kalifornien, im vergangenen Jahr mit 192 Lasern gezeigt, dass sie immer wieder Reaktionen erzielen kann, die mehr Energie produzieren, als sie verbrauchen.Das Ergebnis ist ein Meilenstein auf dem langen Weg zur sauberen Energieerzeugung und nahezu unerschöpflich.
Der (langsame) Fortschritt der Kernspaltung
Bei der Kernspaltung sprechen wir hingegen von der vierten Generation, die allerdings nur auf dem Papier der Planer existiert.Bei den neuesten Reaktoren handelt es sich um Reaktoren der dritten oder dritten Generation plus, die im Wesentlichen die gleiche Technologie wie in den 1960er Jahren aufweisen, jedoch über redundante und vervielfachte Sicherheitssysteme verfügen. Das Problem sind immer die Abfälle, für die noch keine eindeutige geologische Anordnung gefunden wurde – Es gibt weder eine einzige definitive geologische Lagerstätte auf der Welt noch eine industrielle Gewinnungsmethode.Derzeit werden die Abfälle in hochbeständigen Behältern – Fässern – gelagert und in aktiven Kraftwerken gelagert.Sie werden ebenfalls untersucht neu entwickelte Kernspaltungsreaktoren, sicherer und mit weniger Abfallproduktion.Die Projekte sind unterschiedlich, einige sogar recht vielversprechend, aber sie befinden sich noch in den Laboren und ihre industrielle Skalierbarkeit ist noch in weiter Ferne.Es wird auch viel über kleine modulare Kernreaktoren gesprochen, bei denen es sich um nichts anderes als kleine Kernspaltungsreaktoren handelt, wie sie zum Beispiel Schiffe oder U-Boote antreiben.