DE3913503A1

DE3913503A1 - Verfahren zur druchfuehrung einer 'warmen' kernfusion

Info

Publication number: DE3913503A1
Application number: DE3913503A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Beantragt Teilnichtnennung
Original assignee: NMI Naturwissenschaftliches und Medizinisches Institut
Current assignee: NMI Naturwissenschaftliches und Medizinisches Institut
Priority date: 1989-04-25
Filing date: 1989-04-25
Publication date: 1990-10-31

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Freisetzung thermonu klearer Energie durch eine Kernfusionsreaktion, das auf der Kom bination der im Festkörper möglichen katalysierten kalten Kernfu sion mit einer stark erhöhten Temperatur beruht. Durch diese Kom bination zweier unterschiedlicher Effekte könnte es erstmals mög lich werden, einen technisch nutzbaren Fusionsmechanismus zu erzielen.

Bekannt ist das Prinzip der "heißen" Plasmafusion, d.h. der Fusion nach analogen Mechanismen, wie sie im Inneren der Sterne ablaufen (3, 4). Die für diesen Prozeß notwendigen hohen Tempera turen von ca. 10⁸ K bedingen sehr hohe Aufheizenergien sowie Pro bleme beim Einschluß des Plasmas, die eine technische Realisie rung des Prozesses bisher verhindert haben und prinzipiell als sehr unwahrscheinlich erscheinen lassen.

Bekannt sind weiterhin die jüngsten Ergebnisse zur Möglichkeit einer "kalten" Fusion bei Zimmertemperatur in einer durch Elek trolyse einer Lösung von LiOD in D₂O mit Deuterium beladenen Pal ladiumelektrode (1, 2). Die genannten Veröffentlichungen lassen darauf schließen, daß die - über den Neutronenfluß gemessene - Fusionsrate von Deuterium im Festkörper zwar um rund 50 Zehnerpo tenzen gegenüber flüssigem Deuterium erhöht ist, jedoch für eine zur Energiegewinnung technisch nutzbare Fusion noch viel zu nie drig liegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die entscheidenden Ele mente der beiden Fusionsverfahren auf eine Art zu verbinden, die zu einem technisch einsetzbaren System führt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die durch einen bisher nicht aufgeklärten Prozeß erhöhte Fusionsrate von Deuterium im Festkörper durch Erhöhung der Temperatur im Festkör per weiter gesteigert wird. Da nach den Ergebnissen aus (1, 2) die Kernfusionsrate im Festkörper um ca. 50 Zehnerpotenzen gegenüber der unkatalysierten Fusion erhöht ist, lassen sich bereits durch relativ niedrige, mit konventionellen Verfahren erreichbare Tem peraturen von ca. 1 Million °C Fusionsraten erreichen, die für eine wirtschaftliche Nutzung ausreichen.

Da die Vergrößerung der Fusionsrate durch Temperaturerhöhung von anderen Faktoren nur beschränkt abhängt, ist zu erwarten, daß das vorgeschlagene Verfahren Erfolg hat, sofern die in (1, 2) genann ten Neutronenflüsse auf eine katalysierte Kernfusionsreaktion zurückzuführen sind. Welche speziellen Elementarprozesse für die katalysierte Kernfusion nach Fleischmann und Pons verantwortlich sind, spielt für das Verfahren keine wesentliche Rolle.

Literatur

1. M. Fleischmann, S. Pons Electrochemically induced nuclear fusion of deuterium J. Electroanal. Chem., 261 (1989), 301-308,
2. S.E. Jones, E.P. Palmer, J.B. Czirr, D.L. Decker, G.L. Jensen, J.M. Thorne, S.F. Taylor, J. Rafelski Observation of cold nuclear fusion in condensed matter Brigham Young University, Provo, Utah 84602 and University of Arizona, Tucson, Arizona 85721 preprint AZPH-TH/89-18.
3. K. Pinkau, U. Schumacher, G.H. Wolf Fortschritte der Fusionsforschung mit magnetischem Plasmaeinschluß Phys. B 1., 4f (1989), 41-47.
4. E. Sänger Stationäre Kernverbrennung in Raketen Astronaut. Acta, 1 (1955), 61-88.

Claims

1. Verfahren zur Freisetzung thermonuklearer Energie durch Kom bination von "kalter" und "heißer" Kernfusion dadurch gekenn zeichnet, daß die in einem elektrochemisch mit einem thermo nuklearen Brennstoff - z.B. Deuterium - beladenen Festkörper bereits vergrößerte, aber für eine technische Nutzung nicht ausreichende thermonukleare Reaktionsrate durch kurzzeitige Aufheizung des Festkörpers auf hohe Temperaturen wesentlich gesteigert und dadurch technisch nutzbar gemacht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als mit Kernbrennstoff zu beladender Festkörper statt Palladium andere Metalle oder Halbleiter verwendet werden, die als Was serstoffträger geeignet sind.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeich net, daß zur Verhinderung der Bildung von Passivierungs schichten auf der Elektrode deren Oberfläche beschichtet wird, um so die elektrochemische Beladung billigerer, unedler Elektroden mit dem Kernbrennstoff - Wasserstoff, Deuterium und/oder Tritium - zu ermöglichen.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einem nuklearen Brennstoff beladene Elektrode drahtförmig ist und durch eine induktionsarme Entladung mit einer Stromanstiegszeit kleiner als 10^-7 s so schnell aufge heizt wird, daß kurzzeitig ein Plasma mit Festkörperdichte und einer Temperatur größer ca. 10⁵ K entsteht, in der die Fusionsrate nochmals wesentlich gesteigert wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufheizung der Elektrode induktiv durch Anlegen eines zeitlich veränderlichen Magnetfeldes erfolgt.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufheizung der Elektrode durch Beschuß mit einem energiereichen Elektronenstrahl - z.B. aus einem Febetron - oder mit einem Ionenstrahl erfolgt.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufheizung der Elektrode durch Laserstrahlen erfolgt.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufheizung der Elektrode durch Beschuß mit einem Hochgeschwindigkeitsprojektil erfolgt.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufheizung der Elektrode durch eine chemische Reak tion - z.B. gerichtete Detonation eines Sprengstoffes - erfolgt.

10. Verfahren nach den Ansprüchen 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode gedämmt ist, um die für die Fusionsreaktion zur Verfügung stehende Zeit zwischen der Aufheizung der Elek trode und ihrer Zerstörung zu verlängern.

11. Verfahren nach den Ansprüchen 1-10, dadurch gekennzeich net, daß die Aufheizung ganz oder teilweise dadurch erfolgt, daß die Elektrolyse nicht in wäßriger Lösung, sondern aus Schmelze mit einer Temperatur von ca. 1000°C erfolgt.

12. Verfahren nach den Ansprüchen 1-11, dadurch gekennzeich net, daß die Elektrode nach ihrer Beladung mit Kernbrennstoff zur Durchführung der Aufheizung und Auslösung der Kernfu sionsreaktion aus der Vorrichtung, in der die Elektrolyse durchgeführt wurde, entfernt wird.

13. Verfahren nach den Ansprüchen 1-12, dadurch gekennzeich net, daß nach Entfernung der mit Kernbrennstoff beladenen Elektrode aus der Elektrolysevorrichtung in der Elektrode durch Anlegen einer Spannung oder eines zeitlich veränderli chen magnetischen Feldes ein Strom induziert wird, um die nach Fleischmann und Pons erforderlichen Voraussetzungen für die katalysierte Kernfusion im Festkörper trotz Beendigung des Elektrolyseprozesses zu erhalten.

14. Verfahren nach den Ansprüchen 1-13, dadurch gekennzeich net, daß als Kernbrennstoff neben oder statt reinem Deuterium auch Wasserstoff und/oder Tritium verwendet wird.