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Alle in der Natur vorkommenden Elemente oberhalb vom Wismut im chemischen Periodensystem haben nur radioaktive Isotope.
Darüber hinaus gibt es natürlich radioaktive Isotope der Elemente Wismut, Thallium, Vanadium, Indium, Neodym, Gadolinium, Hafnium, Platin, Blei, Rhenium, Lutetium, Rubidium, Kalium, Wasserstoff, Kohlenstoff, Lanthan und Samarium. Rutherford führte 1919 die erste künstlich angeregte Kernreaktion herbei: Er nahm gewöhnlichen ga ... mehr
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Die Verfügbarkeit von C 14 hat die Erforschung biologischer Vorgänge, z. B. der Photosynthese, in noch grundlegenderer Weise ermöglicht, als dies früher für möglich gehalten wurde.
C 14 kommt im natürlichen Isotopengemisch des Kohlenstoffes in genau bekannter Menge ebenfalls vor und dient der sehr präzisen Altersbestimmung organischer Proben.
Eine geringfügige Menge C 14 ist ständig in der Erdatmosphäre enthalten. Dies ist eine Folge kosmisch ... mehr
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Isotope, nennt man die zu einem Element gehörenden Atome gleicher Ordnungszahl, die sich aber in ihren Massenzahlen unterscheiden. Isotope nehmen im Periodensystem der Elemente ein und denselben Platz ein.
Die Ordnungszahl entspricht der Anzahl der Protonen im Kern und die Massenzahl der Summe aus Protonen und Neutronen im Kern. Dies läßt die Schlußfolgerung zu, daß Isotope ein und desselben Elements nur eine verschiedene Anzahl von Neutronen ... mehr
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Bei der Kernfusion, wie man sie für die Energiegewinnung nutzen will, verschmelzen zwei leichtere Kerne zu einem schwereren. Dabei ist das gemeinsame Gewicht der zwei leichteren Kerne immer noch größer als das des schwereren Kerns. Die "fehlende" Masse wurde bei dieser Reaktion direkt in Energie umgewandelt. (Massendefekt) Diese Energie wird in Form von Hitze frei - die Reaktion ist folglich eine stark exotherme Reaktion.
Atomkerne sind posi ... mehr
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Die Sonne, die uns seit einigen Milliarden Jahren gleichmäßig und problemlos mit Energie versorgt, macht das Leben auf unserem Planeten erst möglich. Sie ist für uns geradezu ein Symbol einer sicheren und im Einklang mit der Natur stehenden Energiequelle. Die grundlegenden Prozesse, aus denen unsere Sonne und alle Sterne, die wir am nächtlichen Himmel sehen, ihre Energie beziehen, sind Reaktionen, bei denen Wasserstoff zu Helium \"verbrannt\" w ... mehr
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Die Idee, das Sonnenfeuer auf der Erde zu zünden und kontrolliert als nahezu unerschöpfliche, sichere und relativ saubere Energiequelle zu nutzen, ist nun schon mehr als 50 Jahre alt. Doch die Umsetzung hat sich als sehr viel schwieriger und kostspieliger erwiesen als einst angenommen. Immer weniger Regierungen (und damit die wichtigsten Geldgeber) sind bereit die horrenden Summen für die Entwicklung dieser Technologie aufzuwenden, welche vorau ... mehr
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Die Triebfeder für die Forschung war und ist das Wissen, dass aus einem Fingerhut voll flüssigem schwerem Wasserstoff gleich viel Energie gewonnen werden könnte wie aus 20 Tonnen Kohle. Wir leben in einer Zeit, in der, der Grossteil des Weltenergiebedarfs durch fossile Energieträger, wie Erdöl, Erdgas und Kohle gedeckt wird. Die Zeit, in der diese Vorkommen erschöpft sein werden, rückt jedoch mit Riesenschritten näher. Experten rechnen damit, d ... mehr
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Ein gutes Beispiel für einen funktionierenden "Fusionsreaktor" liefert uns die Sonne selbst. Das für alle Stern so wichtige "Wasserstoffbrennen" kommt nach Erreichen von einer Temperatur von über 5 Millionen Kelvin in Gang. Neben der hohen Temperatur ist der enorm hohe Druck von 233 Gigabar (entspricht etwa der 2000fachen Verdichtung von festem Wasserstoff, wie er heutzutage unter Laborbedingungen erreichbar ist) im Zentrum der Sonne eine Vor ... mehr
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Dieser Zyklus wird gelegentlich auch Kohlen-Stickstoff-Zyklus (C-N-Zyklus) genannt, da diese beiden Elemente in ihm eine Rolle spielen. Beim Zyklusbeginn stößt ein Kohlenstoffatom vom Atomgewicht 12 mit einem Proton (Wasserstoffkern) zusammen und vereinigt sich zu einem instabilen Stickstoffisotop mit dem Atomgewicht 13. Zu Ende dieses Zyklus kommt das am Anfang hineingesteckte Kohlenstoffatom unverändert wieder heraus. Stickstoff (Atomgewich ... mehr
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Bei diesem Zyklus reagieren zwei Protonen unmittelbar miteinander und bilden einen Deuteriumkern (1). Dieser regiert mit einem weiteren Proton zu Helium 3 (2). Zwei dieser Helium-3-Kerne verschmelzen dann zu einem Helium-4-Kern, wobei wiederum zwei Protonen für weitere Zyklen frei werden (3).
Abb. 7.1
Die Gesamtenergieabgabe beträgt hier 26 MeV oder 4,2 * 10-12 J.
Welcher der beiden Zyklen ergiebiger ist, hängt von der jeweiligen ... mehr
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Das Hauptproblem der zivilen Kernfusionsforschung sind die hohen Zündtemperaturen; Die Fusionsprozesse kommen erst bei Temperaturen von hundert Millionen Grad Celsius in Gang. Diese sind notwendig, um die elektrostatischen Abwehrkräfte (Coulomb-Abstoßung) zwischen den Atomkernen zu überwinden. Nur bei geringen Teilchenabständen gelingt es, den Fusionsprozess einzuleiten. Sinn machen würde der Prozess also nur, wenn in der Reaktion mindestens so ... mehr
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Bei Temperaturen von über 100 Millionen Grad würden alle Materialen, die den Brennstoff einschließen, schmelzen beziehungsweise verdampfen. Daher wird der Brennstoff bei derzeitigen Versuchen in Plasma - Form (Atom ist aufgetrennt: Elektronen und Atomkern bewegen sich unabhängig voneinander) im Vakuum, ohne Berührung mit dem Behälter, gezündet. Er wird durch starke Magnete, die um die ringförmige Reaktionskammer errichtet werden, auf der Bahn u ... mehr
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Diese Methode geht von einer sehr hohen Teilchenzahldichte (über 1024 / cm³) und Einschlusszeiten in der Größenordnung von Nanosekunden aus. Der Ablauf ist in Abb. 10.1 schematisch dargestellt.
Abb. 10.1
Phase 1:
In diesem Fall besteht das Fusionstarget aus einer hohlen Plastikkugel (wenige Millimeter Durchmesser), welche auf der Innenwand eine Schicht mit festem gefrorenem Wasserstoff aufweist - bestehend aus den schweren Isotopen ... mehr
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In dieser Grafik sind einige Kernfusionsreaktionen, bei welchen Wasserstoffisotope miteinander verschmelzen, deren Ausgangsstoffe, Produkte, Zündungstemperatur und deren Energieoutput aufgelistet. Diese Reaktionen sind für uns nicht nur deshalb wichtig, weil sie auf der Sonne von Relevanz sind (siehe Proton-Proton-Zyklus), sondern auch weil der Rohstoff Wasser auf der Erde beinahe grenzenlos verfügbar ist und deshalb eine Nutzung für die Ener ... mehr
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Bei einem Kettenkarusel kann man folgendes beobachten:
Wenn ein Kind einsteigt ist die Hoehe, die es bei einem Duchgang erreicht viel kleiner als bei einer Erwachsenen Person.
Genauso Verhaelt es sich mit der laenge des Seiles, mit dem die jeweilige Person an dem Karusel befestigt ist: Je weiter die person weg, d.h. je laenger das Seil ist, desto niedriger fliegt sie.
Jetzt fragt man sich doch, warum fliegt man niedriger, wenn man weiter ... mehr
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Albert Einstein, einer der größten Physiker unserer Geschichte veröffentlichte 1916 seine Gravitationstheorie, die "Allgemeine" Relativitätstheorie, die ihn bis heute einzigartig macht. Jedoch war die Allgemeine Relativität keine Reaktion auf irgendein besonderes Rätsel. Getrieben von mehr als dem Wunsch, konkrete Beobachtungen zu erklären, suchte Einstein nach Einfachheit und Einheitlichkeit. Während Newton die Gravitation als eine Kraft verst ... mehr
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Gewöhnliche Sterne wie die Sonne können nicht ewig bestehen. Die Sonne wird durch eine Balance zwischen der Gravitation und dem Druck in ihrem heißen inneren im Gleichgewicht gehalten.
p0 = G M p0 = G M Gleichgewichtsbedingung für stabile Sterne
R R p0 Druck im Zentrum konstante Dichte
Fiele dieser Druck weg, würde die Sonne im freien Fall i ... mehr
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Nicht immer gewinnt am Ende die Gravitation, bei unserer Sonne scheint das Schicksal als Weißer Zwerg stabil zu sein, zum Beispiel. Weiße Zwerge sind eine Sternenart, die auf immer und ewig im Gravitationsgleichgewicht bleiben kann, ohne nukleare Reaktionen oder einen anderen Energievorrat zu benötigen. Wie gewöhnliche Sterne werden Weiße Zwerge durch die ungeordneten Bewegungen der Teilchen, aus denen sie bestehen, vor dem Gravitationskollaps ... mehr
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Das war nun ein Beispiel für das Ende eines Sternes mit einer Größe unserer Sonne. Aber die Entwicklung von massenreicheren Sternen verläuft wesentlich dramatischer und komplizierter. Trotzdem Enden die meisten als Weiße Zwerge, die hauptsächlich aus Kohlenstoff und Sauerstoff bestehen.
Massereiche Sterne beziehen in späteren Lebensphasen ihre Energie aus einer Abfolge von Kernreaktionen, an denen immer schwerere Elemente beteiligt sind. Währe ... mehr
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Nun, nachdem sich der sterbende Stern, mit einer Gewaltigen Energieausbruch, der die Helligkeit einer ganzen Galaxie übertreffen kann, verabschiedet, enthält das Auswurfmaterial all die vertrauten chemischen Elemente, aus denen wir bestehen, doch der zurückbleibende Rest könnte uns nicht exotischer oder fremdartiger erscheinen. Man kann annehmen, dass eine Supernova den Übergang von einem gewöhnlichen Stern in einen Neutronenstern darstellt, ei ... mehr
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