DrM schrieb am 28.10.2024 21:00:
Axel Farr schrieb am 28.10.2024 17:20:
Auch wenn es immer wieder behauptet wird:
Kernfusion kommt beileibe nicht ohne radioaktive Strahlung daher.
Das wird nirgends behauptet.
In dem Artikel liest sich das aber schon, als ob das so wäre. Dass das Abfallproblem "im Zeitrahmen weniger schwer" sei liefert für einen unbedarften Leser keinen Anlass zu denken, dass es sich dabei um das Abklingverhalten radioaktiver Strahlung handeln könnte.
Zwar wird das radioaktive Tritium ggf. im Prozess aus Lithium erzeugt und das Endprodukt ist stabiles Helium.
Der Punkt wo radioaktive Strahlung entsteht sind aber die immensen Temperaturen
Vor allem problematisch sind wohl die Neutonen ...
Die thermische Strahlung hat für 150 Millionen Grad ihren Peak bei 54 keV. Das liegt noch im Röntgenbereich, aber es ist halt thermische Strahlung. Die hat anders als die durch das Abbremsen von Elektronen erzeugte Strahlung eines Röntgengeräts keine feste Obergrenze in der Energie, sondern wird nur allmählich weniger intensiv wenn man sich die Spektren anschaut. Von Gammastrahlung spricht man im Bereich von (je nach betrachtetem Prozess) 0.1 bis 0.3 MeV, also doppelte bis knapp zehnfache Energie eines einezelnen Quants. Bis in den Bereich von 0.5 MeV dürfte auch ein Fusionsreaktor noch ordentliche Strahlung zeigen.
Die bei der Verschmelzung von Deuterium und Tritium entstehenden Neutronen haben aber ebenso wie die Helium-Kerne Energien im MeV-Bereich (14 MeV die Neutronen, 3.5MeV die Helium-Kerne).
Die Neutronen können effektiv nur von anderen Kernen gebremst werden, wenn sie nicht rechtzeitig einen Platz in einem anderen Atomkern finden zerfallen sie dann nochmal zusätzlich zu einem Paar aus Proton und Elektron plus Neutrino.
Um die Energie aus der Fusionsreaktion technisch zu gewinnen, muss man vor allem die Energie der Neutronen abzweigen, die Energie des entstehenden Heliums wird mitsamt des Heliums vor allem im Plasma bleiben (was die Heizung desselben reduzieren helfen dürfte, es strahlt aber wie bereits beschrieben mit thermischer Strahlung Energie ab).
verbunden mit der Tatsache, dass "Druck" ja bedeutet, dass Teilchen miteinander und mit dem einschließenden Magnetfeld kollidieren. Die resultierende thermische Strahlung bei diesen Temperaturen ist aber so kurzwellig, dass man da schon weit im Bereich der ionisierenden Strahlung ist. Der einzige Grund, warum das nicht Gamma-Strahlung genannt wird ist, dass es eben "nur thermische Strahlung" ist und keine nuklearen Prozesse als Auslöser hat.
Das ist Unsinn, Gammastrahlung wird wegen ihrer Wellenlänge Gammastrahlung genannt, nicht aufgrund ihrer Herkunft.
Ack, wie meine Rechnung zeigt. Der Unterschied zu klassischer Gamma- und Röntgenstrahlung ist aber, dass die entstehende elektromagnetische Strahlung eine thermische Strahlung ist, die anders als die aus technischen Röntgenquellen oder nukleare Gammastrahlen-Quellen keine Obergrenze ihres Spektrums hat
Es wird auch bei den konzipierten Fusionskraftwerken eine erhebliche Menge an radioaktivem Abfall geben,
Aber immer noch erheblich weniger als bei Fissionskraftwerken und vor allem keine langlebigen Transurane!
Das hängt von den Materialien in der Umgebung des Plasmas ab. Bisher baut man ja nur Forschungsreaktoren und ist glücklich, wenn die dann und wann mal zünden. Ich frage mich aber ob es eine Lösung gibt, wie man die mit den Neutronen abfließende Energie sinnvoll thermisch nutzen kann, ohne dass man das verwendete Material wegen der resultierenden Umwandlungen bereits nach wenigen Monaten wieder entsorgen muss. Es gibt auch bei den Elementen in der Region von Aluminum, Eisen, Nickel und Kobalt (aus denen technische Konstruktionen gerne bestehen) langlebige radioaktive Isotope. Die Materialien bekommt man in großtechnischem Maßstab in der Regel nicht in einer Reinheit hin, dass nicht auch Beimischungen von Metallen höherer Kernladungszahlen drin wären. Bei entsprechenden Neutronenflussdichten lässt sich dann praktisch alles "erbrüten".
bevor sie in die Wand entwischen (Neutronen sind elektrisch neutral und interagieren nur mittels ihres magnetischen Moments mit dem einschließenden Magnetfeld, folgen aber anders als Ionen und Elektronen nicht den Feldlinien des Plasmas).
Ja, aber Anzahl/Zeit und Energie der Neutronen sit doch bekannt, ebenso die Einfangquerschitte der Kerne im Plasma und den Blanket-Materialien.
Ich vermute halt, dass Neutronen mit 14 MeV doch so durchdringend sind, dass die nicht zwangsläufig alle im Blanket-Material stecken bleiben. Die Kernphysik kennt den sogenannten s-Prozess für die Kernumwandlung, der bei Materieproduktion in Sternen eine Rolle spielt. Je nach Betriebsparameter eines Fusionsreaktors kann man beim Betrieb auch dahin kommen denke ich. Dann wird mehr oder weniger das ganze Ding nach und nach radioaktiv werden.