DE3916397A1 - Verfahren und einrichtung zur fusion von leichten atomkernen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fusion von leichten Atomkernen, insbesondere von Deuteriumkernen, in einem Behälter, in dem sich ein Elektrolyt befindet, der leichte Atomkerne, ins­ besondere Deuteriumkerne und/oder Tritiumkerne und/oder Lithium­ kerne enthält, wobei der Elektrolyt insbesondere schweres Wasser oder superschweres Wasser ist und wobei in den Behälter eine Kathode und eine Anode eingetaucht sind, an die eine elek­ trische Spannung angelegt wird. Die Erfindung betrifft auch eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Die sogenante "kalte Kernfusion" ist aus der Zeitung "Handels­ blatt" vom 28. 03. 1989, Seite 16 und aus der Zeitschrift "Newsweek" vom 17. 04. 1989, Seiten 44 und 45 sowie aus der Zeit­ schrift "Time" vom 17. 04. 1989 bekannt. Damit die Kernfusion ab­ laufen kann, muß möglichst viel Wasserstoff, Deuterium oder Tritium in das Metallgitter des Kathodenmaterials eingebracht werden.

Es ist bekannt, daß die Wasserstoffaufnahme durch eine Elektrode dadurch zu steigern ist, daß ihre Oberfläche vor dem Einsatz mit einer Schicht aus besonders reaktivem Metall überzogen wird. Beispielsweise wird eine Platinelektrode mit einer Schicht aus Platinmoor belegt. Platinmoor ist eine Platinmodifikation, die eine große Oberfläche und viele Gitterstörungen aufweist. Sie kann auch eine amorphe Struktur haben. Die bekannten aufge­ brachten Schichten sind nur für eine bestimmte Zeit wirksam, so daß die Steigerung der Wasserstoffaufnahme in die Elektrode nur von kurzer Dauer und daher gering ist.

Der Erfindung liegt einerseits die Aufgabe zugrunde, ein Ver­ fahren anzugeben, mit dem die Aufnahme von Wasserstoff, insbe­ sondere von Deuterium oder Tritium, in die Kathode deutlich und bleibend zu steigern ist. Andererseits soll eine Einrich­ tung zur Durchführung dieses Verfahrens angegeben werden.

Die erstgenannte Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch ge­ löst, daß die Anode aus einem die Wasserstoffaufnahme in der Kathode aktivierenden Material, insbesondere aus Platin und/oder aus Palladium und/oder aus Gold besteht und beheizt wird.

Ein geeignetes aktivierendes Material hat eine große Ober­ fläche und/oder viele Gitterstörungen und/oder eine amorphe Struktur. Durch die Beheizung der Anode gelangen Teile eines solchen Materials von der Anode aus laufend in den Elektrolyt, der sich im Behälter befindet. Von dort gelangt das aktivierende Material zur Kathode und bildet dort laufend eine dünne Schicht auf der Kathodenoberfläche. Diese Schicht wird laufend erneuert.

Mit dem geschilderten Verfahren wird der Vorteil erzielt, daß die Kathode stets eine gleich gute Aufnahmefähigkeit für Was­ serstoff, Deuterium und Tritium hat. Die Aufnahnefähigkeit nimmt durch die laufende Neubildung einer Schicht aus aktivie­ rendem Material auf der Kathode während der Betriebszeit nicht ab.

Beispielsweise wird die Anode auf über 100°C, z.B. auf etwa 1000°C aufgeheizt. Bei einer derartig hohen Temperatur geht besonders viel aktivierendes Material von der Anode in den Elektrolyt über und gelangt zur Kathode. Die hohe Temperatur der Anode stört den für die kalte Kernfusion notwendigen elek­ trochemischen Vorgang nicht. Die Anode kann entweder konstant oder intermittierend beheizt werden.

Die zweitgenannte Aufgabe, eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, wird dadurch gelöst, daß die Anode aus einen die Wasserstoffaufnahme in der Kathode aktivierenden Material, insbesondere aus Platin und/oder Gold besteht und daß die Anode heizbar ist.

Bedingt durch die Erwärmung der Anode gelangt Anodenmaterial in den im Behälter befindlichen Elektrolyt und wird von dort auf der Oberfläche der Kathode abgeschieden. Durch die abgeschie­ dene Schicht wird die Kathode aktiviert, so daß die Wasserstoff­ aufnahme durch die Kathode verbessert wird. Der Begriff Wasser­ stoff steht hier auch für Deuterium und Tritium.

Die Anode besteht beispielsweise aus Platin und/oder Gold und/oder Palladium. Sie kann auch Palladium enthalten. Wegen der vorgesehenen Erwärmung der Anode ist es erforderlich, ein relativ edles Metall zu verwenden, das sich dadurch auszeichnet, daß es selbst bei hoher Temperatur in einer wäßrigen Lösung nicht korrosionsanfällig ist.

Mit der Einrichtung nach der Erfindung wird der Vorteil erzielt, daß die Kathode ständig neu mit einem aktivierenden Material zu beschichten ist. Dadurch wird die Wasserstoffaufnahme gestei­ gert, was das Einsetzen einer kalten Kernfusion in der Kathode fördert.

Zur Erwärmung der Anode ist beispielsweise zwischen ihren Enden eine elektrische Spannungsquelle angeschlossen. Die Spannung kann beispielsweise eine Gleichspannung oder eine Wechselspannung sein. Zur Steuerung der Anodentemperatur ist eine variable Spannung angelegt. Diese wird dann erzeugt durch eine variable Spannungsquelle, die z.B. mit einer Auswerteeinheit verbunden ist. Die Auswerteeinheit steht mit mindestens einem Thermoelement, das sich im Behälter befindet, in Verbindung. Beispielsweise befindet sich ein Thermoelement in der Kathode und eines im Elektrolyt. Mit dem Anlegen einer elektrischen Spannung zum Heizen an die Anode wird der Vorteil erzielt, daß die Anode schneller als durch eine indirekte Heizung zu erwärmen ist. Schnell und zuverlässig werden selbst sehr hohe Anodentempera­ turen von etwa 1000°C erreicht. Derartige hohe Temperaturen er­ möglichen eine hohe Abgaberate der Anode für das aktivierende Material.

Beispielweise ist die Anode wendelförmig ausgestaltet. Eine solche wendelförmige Anode hat ein hohes Oberflächen-Volumen- Verhältnis, was zu einer hohen Abgaberate für das die Kathode aktivierende Material führt.

Nach einem weiteren Beispiel ist die Anode wendelförmig um die Kathode herumlaufend angeordnet. Damit ist neben einer hohen Abgaberate für das die Kathode aktivierende Material außerdem gewährleistet, daß das aktivierende Material die Kathode über eine kurze Entfernung, von allen Seiten, gleichmäßig verteilt und weitgehend gleichzeitig erreicht. Folglich ist eine gleich­ mäßige Beschichtung gegeben, die sogar laufend erneuert wird.

Mit dem Verfahren und mit der Einrichtung nach der Erfindung wird insbesondere der Vorteil erzielt, deß durch die fortlau­ fende Beschichtung der Kathode mit aktivierendem Material die Aufnahme von Wasserstoff bzw. Deuterium oder Tritium in die Kathode deutlich und bleibend erhöht wird. Dadurch wird der Ablauf der kalten Kernfusion in der Kathode gefördert.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert:

Die Zeichnung zeigt eine Einrichtung für die kalte Kernfusion.

Ein Behälter 1, in dem sich ein Elektrolyt 8 befindet, ist mit einem Schliffstopfen 2 verschlossen, in dem sich eine Öffnung 3 zur Abgabe entstehender Gase befindet. Im Behälter 1 ist eine Anode 4 und eine Kathode 5 angeordnet, die mit einer Spannungs­ quelle 6 verbunden sind. Die beiden Enden der Anode 5 sind außer­ dem über einen Schalter 7 a mit einer weiteren Spannungsquelle 7 verbunden, die einen Stromfluß durch die Anode 5 bewirkt. Der elektrische Widerstand der Anode 5 ist so groß, daß dieser Strom eine deutliche Erwärmung der Anode 5 bewirkt. Es kann eine Erwär­ mung über 100°C, z. B. auf etwa 1000°C erfolgen.

Mit dem Schalter 7 a kann die Beheizung der Anode 5 unterbrochen werden. Beispielsweise sind beide Spannungsquellen 6 und 7 Gleich­ spannungsquellen, wie Akkumulatoren oder Batterien. Dann ist das eine, z.B. das obere Ende der Anode 5 mit den positiven Polen beider Spannungsquellen 6 und 7 verbunden. Mit dem negativen Pol der ersten Spannungsquelle 6 ist die Kathode 4 verbunden. Diese Spannungsquelle 6 bewirkt die Spannung zwischen Kathode 4 und Anode 5. Der negative Pol der zweiten Spannungsquelle 7, die die Heizung der Anode 5 bewirkt, ist mit dem anderen, dem unteren Ende der Anode 5 verbunden, so daß ein Heizstrom durch die Anode 5 fließt. Die Anode 5 ist wendelförmig aufgebaut und ist um die Kathode 4 herumlaufend angeordnet. Die Anode 5 besteht aus einem die Kathode 4 für die Aufnahme von Wasserstoff aktivierenden Material. Der Be­ griff "Wasserstoff" soll dabei auch Deuterium und Tritium umfassen. Von der heißen Anode 5 wird laufend aktivierendes Material abgege­ ben, das sich als Schicht 4 a auf der Kathode niederschlägt. Durch diese Schicht 4 a wird die Beladung der Kathode 4 mit Wasserstoff gesteigert. Damit wird eine kalte Kernfusion in der Kathode 4 ge­ fördert. Zur Temperaturmessung an der Kathode 4 und im Elektrolyt 8 sind zwei Thermoelemente 9 und 10 vorhanden, die mit einer Aus­ werteeinheit 11 in Verbindung stehen. Infolge der gemessenen Tem­ peraturen kann eine Regelung des Heizstromes beispielsweise durch eine Regelung der für die Heizung vorgesehenen Spannungsquelle 7 erfolgen, die dann regelbar sein muß. Ein geeigneter Elektrolyt 8 ist schweres Wasser, dem LiOD, Lithiumhydroxid, bei dem Deuterium an die Stelle von Wasserstoff tritt, zugemischt ist. Zur Ableitung von bei der Kernfusion entstehender Wärme steht der Behälter 1 thermisch mit einem Kühlkreislauf 12 in Verbindung.

Claims (9)

1. Verfahren zur Fusion von leichten Atomkernen, insbesondere von Deuteriumkernen in einem Behälter (1), in dem sich ein Elektrolyt (8) befindet, der leichte Atomkerne, insbesondere Deuteriumkerne und/oder Tritiumkerne und/oder Lithiumkerne enthält, wobei der Elektrolyt (8) insbesondere schweres Wasser oder superschweres Wasser ist und wobei in den Behälter (1) eine Kathode (4) und eine Anode (5) eingetaucht sind, an die eine elektrische Spannung angelegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (5) aus einem die Wasserstoffaufnahme in der Kathode (4) aktivie­ renden Material, insbesondere aus Platin und/oder aus Palladium und/oder aus Gold, besteht und beheizt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (5) auf über 100°C, insbesondere auf etwa 1000°C, beheizt wird.

3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (5) aus einem die Wasserstoffaufnahme in der Kathode (4) aktivie­ renden Material, insbesondere aus Platin und/oder aus Palladium und/oder aus Gold, besteht und daß die Anode (5) heizbar ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an die Anode (5) zwischen ihren Enden eine elektrische Spannungsquelle (7) zur Erwärmung angeschlossen ist, die insbesondere variabel ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an die Anode (5) eine Gleichspannungsquelle angeschlossen ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an die Anode (5) eine Wechselspannungsquelle angeschlossen ist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungs­ quelle (7), die an die Enden der Anode (5) angeschlossen ist, variabel ist und mit einer Auswerteeinheit (11) verbunden ist, die mit mindestens einem Thermoelement (9, 10), das sich im Be­ hälter (1) befindet, verbunden ist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (5) wendelförmig ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (5) wendelförmig um die Kathode (4) herumlaufend angeordnet ist.