Fusionsantrieb

Nachtrag zu zwei Themen:
1) Geschwindigkeit im Bezug zur Temperatur
Ich wollte hier mal was zu dem Thema Temperatur des Antriebsmediums beitragen. Die Temperatur ist erstmal eine lineare Skala eines Energieinhaltes. Das bedeutet das sich z.B. Wasserstoffmoleküle mit einer Temperatur von 10.000K sich zehnmal so schnell bewegen wie Wasserstoffmoleküle mit 100K. Deshalb ist die Plasmatemperatur beim VASIMR Triebwerk eben auch mehrere Mill. Grad heiß obwohl das Teil vielleicht "nur" einen 30x so hohen ISP hat.
Man kann auch schreiben E=v²*M, oder umgestellt nach v, v=Wurzel(E/M)

2) Nötiges delta V für Missionen innerhalb unseres Sonnensystems.
Derzeit schaffen wir es gerade so mit auch und Krach ein delta V von 15km/s zu erreichen, allerdings mit sehr schlechtem Nutzlastverhältnis. Für Sondenmissionen reicht das gerade noch um zum Mars innerhalb eines Jahres zu kommen, wenn's woanders hin gehen soll, wird das ganz schnell zu fünf und mehr Jahren Trips.
Um Personen zum Mars zu Bringen, würde man eher ein delta V von 30km/s benötigen. Damit dauert es dann vielleicht nur noch 45 Tage anstatt mehr als 100.
Für bemannte Missionen zum Jupiter wohl eher 100km/s und dann mit Reisezeiten von 3-6 Monaten.
Aber in dem Fall, ist es vermutlich besser einen 6 Monatstripp zu wählen aber dafür mit viel größerem Habiatmodulen zu Reisen.

zur kalten Fusion:
Ich hatte vor kurzem geschrieben das ich denke das eine Reaktion von Ni64+H1 zu Cu65 Energie liefern sollte, ich habe das heute mal über eine Exceltabelle ausrechnen lassen.
Hierzu dieser Artikel: http://de.wikipedia.org/wiki/Bethe-Weizs%C3%A4cker-Formel#Paarungsanteil
Ich habe mit den angegebenen Formeln eine Exceltabelle erstellt in der man dann die Nukleonen Zahl, die Protonenzahl eingeben muss, die Bindungsenergie wird dann ausgerechnet.
Ich habe dann die Zahlen für Ni64, Cu65 und Cu64 eingegeben und bin echt überrascht, es ergeben sich folgende Werte:
Ni64 =570,4MeV
Cu65=578,3MeV
Cu64=567,8MeV

Das sind 7,8MeV mehr bei Cu65!
Erwartungsgemäß hat das leichtere Cu-Element eine kleinere Bindungsenergie!
Ich hatte zwar schon über die beiden Nachbarisotope darauf geschlossen das dabei Energie frei werden würde, bin aber wirklich überrascht  von den 7,8MeV.
Ich habe dann mal zum Spaß zwei Kerne (Ba139+Kr95) die bei der U235 Spaltung entstehen eingegeben und mir die Energien ausrechnen lassen,
dabei wird über die beiden Kerne 172,3MeV frei. Wikipedia nennt hier einen Betrag von 200MeV mit den beiden Neutronen.
Falls jemand die Exceldatei haben will einfach Bescheid geben.

Habe ich das richtig verstanden? Du lässt (rein hypothetisch!) zwei typische Spaltprodukte von U²³⁵ fusionieren und erhältst dabei Energie? Das wäre aber ein kerntechnisches Perpetuum Mobile und muss daher falsch sein. Schließlich wird Energie bei der Spaltung des Uran-Atoms frei. Die Fusion verschlingt entsprechend viel Energie.

Es ging darum, dass ich eine Exceltabelle angelegt habe, mit dem man für Isotope mit mehr als 30 Nukleonen ausrechnen kann wie groß deren Bindungsenergie ist. (siehe Link den ich angegeben habe)
Der Sinn war zu ermitteln ob eine hypothetische kalte Fusion von Ni64+H zu Cu65 wirklich Energieliefern würde oder eben nicht.
Nachdem ich diese Webseite gefunden habe, dachte ich mir das sollte man ja einfach mit Excel machen können.
Also die Formeln eingetragen und mit dem Taschenrechner die Ergebnisse überprüft. Danach für Ni64, Cu64 und Cu65 die Nukelonen- und Protonenzahlen der Isotope eingegeben und geschaut was da raus kommt und siehe da eine hypothetische Fusion Ni64+H nach Cu65 würde ca. 7,9MeV  liefern.
Um zu überprüfen ob das plausibel ist, habe ich in die Tabelle einfach mal für U235 und zwei Spaltprodukte Barium und Xenon die Nukeonen- und Protonenzahlen eingegeben. Dabei habe ich festgestellt das die 200MeV die bei Wikipedia für eine Spaltung von U235 angegeben wurden sich mit meinen Ergebnissen decken.

Nix gegen einen quicklebendigen Showmaster im Bereich Raumfahrt, aber wenn man dort einen dermaßen Pausenclown braucht, dann gruselt es mich irgendwie.
Ja ich weiß , das ist Amerika. Aber der macht mir Angst....

Lockheeds berühmte Skunkworks wollen einen Durchbruch bei der Kernfusion erzielt haben:
http://www.wiwo.de/technologie/forschung/ruestungskonzern-lockheed-meldet-durchbruch-bei-kernfusion/10844512.html

Bis zu einem Prototypen würden fünf Jahre vergehen, einsatzbereite Modelle seien in zehn zu erwarten, teilte Lockheed Martin am Mittwoch mit. Die vierjährigen, bislang geheimen Forschungsarbeiten hätten die Machbarkeit eines 100-Megawatt-Reaktors demonstriert, der mit sieben mal zehn Fuß (grob zwei Mal drei Meter) auf einen Lastwagen passen würde. Damit könnte das System etwa auch in Kriegsschiffen eingesetzt werden. Der Reaktor soll den Angaben zufolge Deuterium und Tritium als Brennstoff verwenden, beides Varianten von Wasserstoff.

Ich hoffe es stimmt und wir können das Milliarden verschwendende und nichts bringende ITER Projekt endlich beenden.

Die Abmaße wären perfekt für die Raumfahrt geeignet, passt unter alle aktuelle Nutzlastverkleidungen auch mit Avionik, Struktur, Antrieb etc..

Einer der beteiligten Ingenieure erzählt die Implikationen:
http://aviationweek.com/blog/high-hopes-can-compact-fusion-unlock-new-power-space-and-air-transport

According to McGuire, when it comes to deep space exploration “the grand vision is we can get to Mars in a month, and you can only do that if you have a ton of power. So this is the type of power source you’d need to do that. You would bypass some of the space radiation issues and make a real transportation path back and forth.” Of course, McGuire acknowledges the plan is “very ambitious” but relies entirely on “how light you can make it.” Given the possible power to weight ratio of a fusion system he thinks it might be in reach. “To get there fast you need to get to like 30 to 40 kms/sec delta-v (change in velocity). That’s an order of magnitude higher than you can do with chemical rockets. You need a very lightweight, high power output source and that is what we provide.”

Lockheed Martin: Compact Fusion Research & Development

Ok, das wäre der Raktor - mal angenommen, Temperatur- und Einschlußprobleme gelöst.
Ok, ca 2 x 3 Meter. Und da ist dann die Energieversorgung/quelle mit drin ??

Alles Andere wäre eine , nun ja , kalte Fusion. Ja, donnerwetter !!!!

Das macht natürlich extrem hellhörig, aber wo sind die Hintergrundinformationen, die die ganzen Aussagen (so und so groß wird es sein, bis dahin haben wir's, unlimited range, safe operation, clean power) untermauern? Welche Temperaturen brauchen sie? Wie hoch ist der Wirkungsgrad (muss ich für 50 MW erzeugte Leistung auch 50MW oder gar noch mehr Verlustleistung thermisch ableiten)? Gerade letzteres dürfte für die Raumfahrt von erheblicher Bedeutung sein.
Mittendrin heißt es plötzlich "high risk endeavour" und "testing the concept out, to see if it really holds the promise that it appears to".

Wenn das wirklich stimmt, wäre das die wohl größte Ohrfeige an einer rießigen weltweiten Physikergemeinschaft. So als hätte man das Higgs-Boson in einem raumgroßen Minibeschleuniger eines Misch- oder Rüstunskonzerns nachgewiesen, während am CERN weltweite Spezialisten einen milliardenschweren Monsterapparat dafür gebaut haben.

Man mag mir die Skepsis verzeihen, aber das wäre echt der Hammer.

Hier ist die Doktorarbeit des Verantwortlichen, er hat sie beim MIT gemacht:
http://ssl.mit.edu/publications/theses/PhD-2007-McGuireThomas.pdf

Inhalt kann ich nicht beurteilen, aber die Aufmachung ist schonmal nicht mit Latex gemacht, Grafiken teilweise unscharf. Und sowas am MIT...

Es geht im Abstract um Ionen-Gewehre, mehrere Kathoden und dann ist vor meinem Augen alles verschwommen. Bin noch nicht wach, und im PDF kann ich leider keine Bing-Übersetzung verwenden...

Wenn das hinhaut, hat er den Nobelpreis in Physik sicher...

Auf dem ersten Blick klingt das wieder nach dem berühmten Lied von der Kernfusion-im-Reagenzglas. Das wird auch immer regelmäßig angestimmt, ist bis jetzt noch nichts heraus gekommen.

Hmm, die üblichen Technikportale melden bis jetzt noch nichts.
LM hat auf seiner Webseite folgendes dazu:
http://www.lockheedmartin.com/us/products/compact-fusion.html

Die Arbeit wurde 2007 eingereicht.
Schon die Conclusions der Arbeit beginnen mit dem schönen Satz:

The lightweight IEC fusion reactor concept must be improved if it is to produce more power than it consumes.

Kurz: Das Reaktorkonzept muss noch verbessert werden, wenn es mehr Energie erzeugen soll, als es verbraucht.

Selbstverständlich kann seitdem viel in den Lockheed-Labors passiert sein.....wenn die tatsächlich an diesem Konzept arbeiten. Was mich dann auch am meisten wundert, ist die breite Brust, mit der sich McGuire im Video hinstellt und kurz- bis mittelfristig superkompakte Fusionsgeneratoren in Aussicht stellt.

Sehe ich das falsch, oder sieht der schematische Aufbau des Systems aus dem Artikel aus Post #18 komplett anders aus als das System (IEC) der Doktorarbeit? Im Video werden außerdem hohe Temperaturen (mehrere hundert Millionen Grad) erwähnt, die es beim IEC scheint's nicht gibt...vermutlich ist das Lockheed-System also ein anderes.

Hallo,

folgende Meldung sollte auch für die Raumfahrt extrem interessant sein: Lockheed meldet Durchbruch bei der Kernfusion

http://lockheedmartin.com/us/products/compact-fusion.html

Die Technologie wird von Lockheed schon offiziell beworben. Ergo scheinen sie sich ziemlich sicher zu sein es tatsächlich hinzukriegen.

Hm...jetzt hab ich mir das auch mal genauer angesehen und wenn man zwischen den Zeilen liest klingt das eher danach, dass sie zwar einen Weg gefunden haben die Reaktoren kleiner zu Bauen als bisher, aber noch keinen kommerziell faehigen Prototypen. Sie meinen nur, wenn alles kleiner ist dann wird auch die Entwicklungszeit verkuerzt weil man weniger Aufwand betreiben muss. Naja...

Und diese umwerfende Idee, einfach erstmal kleiner zu bauen/entwickeln hat man sich dann also patentieren lassen. Da werden aber weltweit viele Erfinder in Tränen ausbrechen....

Und diese umwerfende Idee, einfach erstmal kleiner zu bauen/entwickeln hat man sich dann also patentieren lassen. Da werden aber weltweit viele Erfinder in Tränen ausbrechen....

Einfach mal?
Ich glaube nicht, dass das bei Kernfusion so offensichtlich ist, oder bisher ueberhaupt fuer moeglich gehalten wurde. Und es gehoert sicherlich auch einiges mehr dazu als einfach nur den Massstab zu veraendern. Sie haben bestimmt keine 60 Jahre gebraucht nur um auf die Idee an sich zu kommen und auf den Fotos sieht man ja auch schon Hardware rumstehen.

Aber war es denn nicht auch bei der Fusion so, daß man (logischerweise) erstmal was Kleines gebaut hat. Um dann festzustellen "wir müssen größer bauen" . Und noch größer. Usw. Wegen Stabilitäts problemen und 100 anderer Sachen. Warum haben die kleinen Anlagen damals nicht schön funktioniert?

"Rumstehende Hardware" kann mich nicht überzeugen. Wie oft hat schon Hardware bei Projekten herumgestanden. Und wir alle durften miterleben, daß es nur Show war.

Nee, die Jungs sollen mal machen. Ist nicht so ganz utopisch und es wäre eine Gute Sache. Aber überzeugt bin ich erst, wenn da eine Kran-handliche Kiste steht, wo man mal einen Start-Powerimpuls reingibt und dann unterhält es sich selbst. Laß es doch 10 Jahre dauern...

Hier sind die drei angemeldeten Patente:

Magnetic Field Plasma Confinement for Compact Fusion Power
http://www.freepatentsonline.com/y2014/0301518.html

Heating Plasma for Fusion Power Using Magnetic Field Oscillation
http://www.freepatentsonline.com/y2014/0301519.html

Active Cooling of Structures Immersed in Plasma
http://www.freepatentsonline.com/y2014/0301517.html

Also nix direkt in Verbindung mit der Idee es kleiner zu machen.

Der Grund fuer die Groesse der derzeitigen Reaktoren sind wohl in erster Linie die benoetige Waermeisolierung (da drin sind immerhin 100 Millionen Grad) und die Magnetspulen.
Das tolle an dem Reaktor von LM soll wohl unter anderem die Anordnung der Spulen und der Kuehlung sein. Anstatt alles in mehreren Schichten um den Reaktor zu bauen werden diese Bestandteile in der Reaktionskammer verbaut. Dabei muss man dann aber auch die Geometrie der Spulen aendern und genau da liegt laut Expertenmeinung das Problem, was wohl auch schon seit laengerem bekannt ist:

Man kann zwar so kompakter bauen, allerdings ist das heisse Plasma so auch schwerer zu kontorllieren und es kommt zu nicht tollerierbaren Waerme- und Energieverlusten. Daher hatte man diese Idee in den 80ern aufgegeben.

Es bleibt Interessant zu sehen, ob LM das Problem in den Griff bekommen hat.

Aha - na denn - good luck

Wär ja schon ein dolles Ding, wenns klappt...

Die Welt tendiert in ihrem Artikel eher dazu, dass das ein Flop ist:
http://www.welt.de/wissenschaft/article133402705/Warum-Lockheeds-Fusionsreaktor-ein-Energie-Flop-ist.html

Grüße,
David

Ich weiß nicht, ob das Lockheed-Martin Konzept funktioniert, aber bei einem bin ich mir sicher: der Tokamak oder der Stellarator wird niemals wirtschaftlich Energie produzieren. Da werden Milliarden in ein Konzept versenkt, dass offensichtlich nichts bringt. Da sollte man lieber in andere Richtungen forschen.

Der Tokamak ist der große Superflop.

...aber bei einem bin ich mir sicher: der Tokamak oder der Stellarator wird niemals wirtschaftlich Energie produzieren.

Worauf begründest du diese Sicherheit? Beide Konzepte versprechen ja nur mehr Energie zu bekommen, als man reinsteckt und da scheinen die bisherigen Modelle und Simulationen wohl alle in die gleiche Richtung zu zeigen.
Was mich so stört, ist die Ankündigung, dass der ganze Milliardenaufwand betrieben wird, um erst im letzten Viertel des Jahrhunderts (nach dem ITER-Nachfolger DEMO und dessen Laufzeit) wirtschaftliche Kraftwerke in Aussicht zu stellen.....und kompakt bzw. für die Raumfahrt zu gebrauchen werden die bestimmt nicht sein.
Insofern gebe ich dir was den Superflop angeht, vollkommen recht! Da muss es einfach andere Wege geben...

Allgemein zum Fusionsreaktor: Seit 25 Jahren haben wir es hier als "running Gag": In 5 Jahren wird es soweit sein... (es geht um Forschungsgelder)
Also abwarten - das Thema ist nicht so einfach...