Kalte Kernreaktion

Bisher gab es in diesem Blog einen wichtigen Abschnitt der hieß „Was ist LENR?“ Durch die Anerkennung der sog. „Kalten Fusion“ durch die amerikanische physikalische Gesellschaft ist anstatt "LENR" (Low Energy Nuclear Reaction)  die Namensgebung „Kalte Fusion“ nun legitim und richtig.

Ein Vorwort: Nach mehreren Atomunfällen, wie z. B. in den USA -Three Miles Island - und mit  dem Problem der weiterhin ungeklärten Entsorgung nuklearer Abfälle, kam es  mit Beginn der Siebziger Jahre zu einer sehr starken Bewegung gegen die Atomenergie. Mit Tschernobyl und Fukushima hat die Atomkraft  dann gänzlich an Vertrauen eingebüßt. Große Reaktorbauten sind international kaum noch durchsetzbar, stattdessen versucht man sich an kleinen Reaktoren, die man in großer Zahl und in Serie herstellen will. In China heißt dieser Reaktortyp  (der Containergröße haben soll)  sinnigerweise "flinker Drache". In den USA wurde kürzlich (2019) eigens eine Regierungskommission gegründet, um dem "Vorsprung" der Chinesen auf diesem Gebiet etwas entgegensetzen zu können. Derweil hat Russland sein erstes schwimmendes Kernkraftwerk in Dienst gestellt. 

Die deutsche Politik ist der Ächtung der Kernenergie so konsequent gefolgt wie kein anderes Land der Erde. Damit einher ging leider auch ein totales Denk- und Handlungsverbot in Richtung Kernenergie, was Deutschland in diesem Punkt zu einer Insel der Unwissenheit unter den Industriestaaten gemacht hat. Seit dieser Zeit sind wir in der Vorstellung gefangen, Energie könne nur über chemische Prozesse  und durch sog. erneuerbare Energien erzeugt werden, mit teilweise absurd hohem  Aufwand und geringen Erträgen. Alle Bemühungen um erneuerbare Energien sind dringend notwendig und richtig, aber gegenüber der kalten Kernreaktion auf aberwitzige Weise ineffizient.

Jetzt könnten Sie meinen ich würde die Gefahren der Kernenergie einfach übergehen: Nein, es gibt auch Kernenergie die keinerlei Gefahren in sich birgt und allen anderen Energieformen weit überlegen ist. Das Wissen darüber hat sich in den letzten 30 Jahren Schritt für Schritt entwickelt, jedoch ist Deutschland das einzige Industrieland, in welchem dieses Wissen nie angekommen ist, weil jedes Thema das mit Atom zu tun hat in Deutschland  tabuisiert wurde und wird. „Ich hasse Atome“, sagte kürzlich eine Aktivistin, obwohl sie doch selbst zu 100 % aus Atomen besteht. Es scheint also doch Atome zu geben die keine gefährliche Strahlung entwickeln.

Dies ist der erste Teil meines Vortrages, der zweite Teil trägt den Titel: "Kalte Fusion - auf dem Weg in den Markt". https://coldreaction.net/kalte-fusion-auf-dem-weg-in-den-markt.html

Ein Bild hat die Vorstellung über Atome geprägt: Das Atomium auf der Weltausstellung in Brüssel von 1958. Aber es ist von den Proportionen her ganz und gar falsch. 

Wir können uns dem Thema Kalte Fusion  nicht angemessen nähern, ohne uns in die Welt der Atome zu begeben, also in die Dimensionen von Milliardstel-Millimetern und noch viel kleiner. Atome sind immer gleich aufgebaut: Protonen (positiv geladen) Neutronen (ohne Ladung, sie stabilisieren den Atomkern) und Elektronen (negativ geladen). Je schwerer die Atome sind, desto mehr Protonen, Neutronen und Elektronen beinhalten sie. Das leichteste Atom (Wasserstoff) = Hydrogenium – "das man aus Wasser generieren kann")  besteht nur aus einem einzigen  Proton und einem Elektron. Das Wasserstoffatom benötigt als einziges kein Neutron, weil das einzelne Proton keine Stabilisierung benötigt.  Die Bezeichnung Elektron stammt  übrigens aus dem Griechischen und heißt nichts anderes als Bernstein. Es ist bekannt, wie durch das Reiben des Bernsteins an Wolle Elektrizität entsteht.- Die schwersten Elemente haben über hundert Protonen. Wäre der Kern so groß wie eine Apfelsine, befänden sich die Elektronen in einer Entfernung von rund 30 km. Ein Atom als Ganzes besteht also weit überwiegend aus „Zwischenraum“.

Hier ist  das Wasserstoff-Atom, das einzige Atom ohne Neutronen.  Je mehr Protonen ein Atom hat desto kompakter und fester sind die Elemente. Eisen mit seinen 26 Protonen kommt uns hart vor, ist aber gegenüber Uran relativ weich und  kann deshalb auch mit einem Geschoß aus Uran (92 Protonen) ohne weiteres durchschossen werden.

Es gibt Wasserstoff aber auch als sog. Isotope. Das bedeutet, dass dem Wasserstoffatom ein Neutron hinzugefügt wird (obwohl es das eigentlich nicht benötigt). Durch dieses Hinzufügen wird der Wasserstoff zum Isotop "Deuterium", auch bekannt unter dem Namen "Schweres Wasser". Es ist tatsächlich etwas schwerer und wenn es sich mit Sauerstoff zu Wasser verbindet ist  dieses Wasser tatsächlich nicht mehr zur planzlichen Osmose geeignet. 

Fügt man dem Wasserstoff ein zweites Neutron hinzu, dann wird er zu Tritium. 

So sieht das dann insgesamt aus: 

Wir schauen uns das Periodensystem der Elemente an.
  https://de.wikipedia.org/wiki/Periodensystem#/media/Datei:Periodensystem_Einfach.svg

Ganz oben links sehen Sie das leichteste Element, den Wasserstoff. Ganz oben rechts ist das zweit-leichteste Element, das Helium. Es trägt die Ordnungszahl 2, d. h. es enthält zwei Protonen, zwei Neutronen und zwei Elektronen.  Wir springen gleich zu einem sehr schweren Element, dem Uran, es enthält 92 Protonen. Alle Elemente die unterstrichen sind, sind radioaktiv. Was heißt das. Diese Elemente sind instabil und  im Falle des Urans verliert es über Jahrmillionen immer mehr Substanz, denn im Laufe dieser Zeit verringert sich die Zahl der Protonen von 92 auf 82 und damit wird es zu Blei. Dieser Verlust von Substanz ist die Radioaktivität, die unter ungünstigen Bedingungen enormen Schaden anrichten kann, weil die radioaktiven Teilchen einen Körper einfach durchschlagen. 

An der kalten Kernreaktion sind nur nicht-radioaktive Elemente beteiligt. Bei meinem  Vortrag in Bayern 2019 war eine Redakteurin dabei. Mein wirklich sehr klarer Hinweis darauf, dass  an LENR keine radioaktiven Elemente beteiligt sind, hat sie nicht gehindert in ihrem nachfolgenden Artikel über die Veranstaltung zum Beginn und zum Ende jeweils ein Warnschild zur Radioaktivität zu zeigen.

Ganz nebenbei: Warum heißt diese Art der Fusion eigentlich "kalt". Ganz einfach: Eine Kernfusion wie sie auf der Sonne stattfindet tut dies bei Temperaturen über 15 Mill. Grad. Hinzu kommt der enorme Druck, der durch die riesige Sonnenmasse entsteht.  Diese Kraft wird benötigt um die sog. Coulomb-Barriere zu überwinden, die die Protonen zweier Wasserstoffatome daran hindert, sich zu einem Heliumatom zu verbinden. Diese extremen Temperaturen sind auch der Grund, warum trotz enormer technischer und finanzieller Anstrengungen die "heiße Fusion" auf Erden nie funktioniert hat. - Bei der sog. "Kalten Fusion" gelingt dies bereits bei Temperaturen zwischen 1000 und 2000 Grad. (Gegenüber der Sonne also "kalt") Dies hat den großen Vorteil, dass man bei solchen Geräten "übliche" Materialien wie bestimmte Metalle oder Keramik verwenden kann. Zudem können die Gerätschaften viel kleiner gehalten werden. 

Um die kalte Fusion verstehen zu können, muß man lernen, zwischen Physik und Chemie zu unterscheiden. Bei dem linken Schiff findet ein chemischer Verbrennungsprozeß statt.

Hier ist es der russische Flugzeugträger Admiral Kusnezow, der während der Syrien-Krise ins Mittelmeer beordert wurde. Er mußte zwischendurch tanken.  Der rechte Flugzeugträger braucht nicht zu tanken, denn er fährt nach der Einstein-Formel E=MC².  Er ist 55 km/h schnell und seine Begleitschiffe können ihm kaum folgen. 

Bei diesen Bildern wird sichtbar, wie groß die Effizienz-Unterschiede zwischen chemischen Prozessen und Kernreaktionen sind.  Bei chemischen Prozessen ist der Energiegewinn in keinem Fall höher als die Menge an Energie, die man zuvor hineingesteckt hat. (Der sog. Energie-Erhaltungssatz) Deshalb gibt es kein Perpetuum mobile.  Diese Tatsache wird bei der Elektromobilität gerne vergessen: Batterien oder elektrisch erzeugter Wasserstoff für Brennstoffzellen sind Speichermedien, keine Energieerzeuger.  Die Energie muß an anderer Stelle erzeugt werden, sei es durch fossile Brennstoffe oder erneuerbare Energien oder Kernkraftwerke.  Scheinbar wird bei der Kernenergie der Energieerhaltunssatz verletzt, weil sie extrem mehr Energie produziert als ihr zugeführt wurde. Dies ist aber nicht so.  Bei der Kernenergie gilt der Energieerhaltungssatz auch, aber  in anderer Form.  Bei einer Kernreaktion ist die Energie in Form von Materie bereits vorhanden, diese Materie muss allerdings eine Kernreaktion durchlaufen, bevor sie ihre Riesenkräfte entfalten kann.

Im Normalfall bleibt ein Atomkern immer gleich.  Erst seine, quasi gewaltsame Veränderung setzt ungeheure Mengen an Energie frei, so wie wir sie von der Sonne kennen oder von Atom- oder Wasserstoffbomben. 

Energie ist gleich Masse mal Lichtgeschwindigkeit zum Quadrat. Das sind ziemlich genau 300 000 km/sek. Also ungefähr die Entfernung Erde-Mond. (385000km) Zum Quadrat heißt das: 300 000 mal 300 000 = 90 Mrd. (Neun Nullen) 

Der Zusammenhang zwischen Lichtgeschwindigkeit  und Energie ist schwer zu verstehen. Ein Beispiel zum direkten Zusammenhang zwischen Materie und Energie macht das vielleicht etwas klarer: Wenn man ein Auto immer mehr beschleunigen würde, bis hin zur Lichtgeschwindigkeit und dann aber weiter beschleunigen möchte indem man immer mehr Energie zuführt, würde das Auto nicht schneller sondern schwerer. Das Auto kann die Energie nicht mehr in Geschwindigkeit umsetzen, weil die Lichtgeschwindigkeit als Naturkonstante die Höchstgrenze ist.  Das gilt auch für die Teilchen im LHC (Large Hadron Collider)  Wenn sie mit Lichtgeschwindigkeit kollidieren ergeben sich keine Bruchstücke sondern neue Teilchen, also mehr Materie als vorher. Daraus folgt: Energie und Masse sind zwei Seiten derselben Medaille.

Wenn Materie und Energie dasselbe sind – was ist denn mit dem was wir sehen und fühlen? Natürlich gibt es Materie, …….man darf nur nicht zu genau hinsehen.  Hier eine japanische Grafik zu diesem Thema. 

Von links nach rechts gesehen finden wir zunächst die Materie, so wie wir sie kennen, hier symbolisiert durch einen Torbogen. Dann in der nächsten Stufe der Verkleinerung die sog. Gitterstruktur.  Diese Gitterstruktur spielt eine zentrale Rolle bei der niedrigenergetischen Nuklearreaktion. Jegliche Materie besteht aus Atomen, aber diese werden durch elektrostatische Spannung auf Abstand gehalten, sie kommen sich nie näher als ein „Angström“,  (ein zehnmillionstel Millimeter.) Rechts von der Gitterstruktur sehen wir einen einzelnen Atomkern, bestehend aus Protonen und Neutronen. (Die Elektronen sind hier nicht gezeigt.) Wir kommen dann zu den Bestandteilen des Atoms, den Quarks, hier gezeigt als Quarks und Antiquarks, die wir hier nicht weiter behandeln.  Und jetzt geht es  weiter in den Bereich der Vermutungen. Auf dem neuesten Informationsstand ist  da die jüngere Generation, nämlich diejenigen, die die Fernsehserie „Big Bang Theory“ gesehen haben. Einer der Hauptdarsteller, der theoretische Physiker Dr. Dr. Sheldon Cooper verzweifelte an der String-Theorie, weil er die Strings nicht nachweisen konnte: Es gibt sie schlicht nicht.  - Dieses „Nichts“ erklärte schon der deutsche Physiker und Nobelpreisträger Max Planck, der auch als Vater der Quantenphysik gilt.

Er sagte nämlich:

…Nun könnte man auf die Idee kommen: Wenn man nur lange genug Materie in Energie umwandelt, dann ist die Erde irgendwann nicht mehr da. Das dies nicht so ist, kann man an der Sonne sehen: Ihre enorme Energie entwickelt sie aus Kernfusion und das tut sie noch in Milliarden von Jahren. Aber um ganz genau zu sein: Materie wird bei Kernreaktionen auch gar nicht verbraucht, sondern nur die sog. Bindungsenergie. Und für deren Erklärung habe ich heimisches Obst, ein Zwiebelnetz und eine Apfelsine benutzt.

Der Energiegewinn durch die Bindungsenergie ist mit der Kernfusion leichter zu erklären als mit der Kernspaltung.  Es geht bei der Kernfusion keine Materie verloren, sondern nur die Bindungsenergie.  Der Apfel symbolisiert das Wasserstoffatom (als Isotop Deuterium) mit Proton, Neutron und Elektron.  Um im Maßstab zu bleiben wäre die Schale des Apfels die Kreisbahn (die Orbitale, auch tatsächlich Schalen genannt) der Elektronen. Zusammengehalten wird das Gebilde von einem Netz, der sog. Bindungsenergie. Die Bindungsenergie ist also ein Teil der Gesamtenergie des Atoms und beträgt unter einem Prozent der Gesamtenergie.

Wenn ich nun zwei Wasserstoffatome nehme (mit je einem Proton) und zu einem Helium-Atom fusioniere, dann enthält das Helium (die Apfelsine) die zwei Protonen die ursprünglich in den beiden Äpfeln waren.

Was übrig bleibt ist ein Netz, denn das Helium mit seinen zwei Protonen benötigt nur eines.  Dieses Netz symbolisiert die Bindungsenergie, die nun als „freie Energie“ zur Verfügung steht. Die Bindungsenergie beträgt unter einem Prozent der Gesamtenergie des Atoms – aber, nach Einstein ist sie mit der Lichtgeschwindigkeit zum Quadrat zu multiplizieren und dadurch wird diese kleine Energie ein Riese.

Jetzt kommen wir zum wichtigsten. Bei der sog. Kalten Fusion wird Wasserstoff, bzw. seine Isotope Deuterium und Tritium in ein Metallgitter aus Nickel geleitet. (Früher nutzte man stattdessen Palladium). 

Was heißt das? Wenn man in die atomare Struktur von Metallen schaut, stellt man fest das sie keine kompakte Masse sind. Die einzelnen Atome berühren sich nicht im eigentlichen Sinne, sondern halten sich durch elektrostatische Kräfte auf Abstand. In  diese Lücken zwischen den Nickelatomen können die sehr kleinen Wasserstoffatome problemlos eindringen. Dort sind sie dann allerdings „dicht an dicht“.

Und in dieser beengten Situation werden sie zusätzlichem „Stress“ ausgesetzt, so wie es in dem 2018 erteilten Patent von Airbus beschrieben ist:

In der engen Umgebung kommt es zur Kernfusion, welche die  geschilderten ungeheuren Mengen an Energie freisetzt - allerdings nicht auf einmal, sondern ganz langsam, Atom für Atom. Ohne Strahlung, ohne Abfall. Für die Beheizung eines Einfamilienhauses kann man rund ein Gramm Nickelpuder pro Jahr veranschlagen - nur: Das Nickelpuder wird nicht einmal verbraucht, sondern nur dessen oben beschriebene Bindungsenergie. Es verbleibt im Reaktor also eine sog. "Asche", die eine andere nukleare Zusammensetzung hat als das ursprünglich eingefüllte Nickel. 

Die NASA spricht in einer Verlautbarung von Ende Dez. 2019 davon, dass die Energieausbeute aus der Kalten Fusion zwischen 20 000 mal 3 Mill. mal höher ist als bei chemischen Reaktionen.

Die amerikanische physikalische Gesellschaft (APS) hatte kurz zuvor die sog. Kalte Fusion wissenschaftlich anerkannt. Sie schrieb: "Nukleare Fusionsreaktionen in mit Deuterium angereicherten Metallen" in einem "akzeptierten" Artikel, was höchste wissenschaftliche Anerkennung bedeutet. 

Nähere Informationen unter https://coldreaction.net/lenr-die-unendliche-und-saubere-energie-kommt-frueher-als-gedacht.html  Updates 28.12.2019 und vorher.

Damit hat die Gewinnung von Energie mittels Kernreaktionen nun drei Säulen: 

Die Lösung aller Energie- und Umweltprobleme rückt damit in greifbare Nähe.