Deuterium ein kostbares Geschenk aus dem Big Bang

Bei Tore Supra, Experimente mit Deuterium Plasmen haben für die letzten 22 Jahre fortwährend gewesen. Die Installation verbraucht durchschnittlich drei Kilo Deuterium pro Jahr.

Deuterium wurde in den ersten Minuten geboren, die den Urknall folgte, wenn Protonen und Neutronen wild gepaart im Ein-Milliarden-Grad-Ursuppe, die das Universum werden sollte.

Da die Suppe leicht abgekühlt, dann Deuteriumkerne Helium (zwei Protonen, zwei Neutronen) gepaart werden, während der einzelne Protonen als isolierte Wasserstoffkerne lebten. Urmaterie wurde somit in zwei ungleiche Teile unterteilt: ein Viertel Helium; drei Viertel Wasserstoff.

Das Verfahren war jedoch nicht ganz gründlich; ein kleiner Prozentsatz der Deuteriumkerne, auch Deuteronen genannt, blieben, wie sie waren-ungepaarten und einsam und zusammen mit Wasserstoff in Sternen später verbrannt wurden.

Die Deuteronen, die die Sterne Öfen überlebten schließlich zwei-zu-eins zu Sauerstoffatomen kombiniert und sind nun im Meerwasser in der Konzentration von 33 Milligramm pro Liter gefunden.

Wasserstoff, Deuterium und Tritium sind sehr eng miteinander verwandt. Aus chemischer Sicht sind sie sehr ähnlich. Wenn es jedoch auf der Physik kommt, sind ihre Eigenschaften sehr unterschiedlich.

Dieses Deuterium aus dem Meerwasser zu extrahieren ist ein einfacher und bewährter industrieller Prozess. „Schweres Wasser“ oder D2O (Wasser, in dem Deuterium Substitute für Wasserstoff), wird zuerst von normalen Wasser durch chemische Austauschprozesse getrennt und wird dann einer Elektrolyse unterzogen, um zu Deuteriumgas zu erhalten.

Von allen möglichen Fusionsreaktionen, die eine, die Deuterium (D) und die andere schwere Wasserstoffisotop Tritium (T) ist die „einfachste“ zu erreichen, in dem heutigen Stand der Technik beinhaltet. Trotz einiger Nachteile-wie die Herstellung von hochenergetischen Neutronen, und der Tatsache, dass Tritium ist eine leicht radioaktive Element-DT Reaktion wird wahrscheinlich für eine lange Zeit bleiben, den einzigen Weg zu kommen tragfähige Fusionsenergie zu erzeugen.

Bisher gibt es nur JET und die amerikanische Tokamak TFTR haben die „eigentliche Fusionsbrennstoffe“ (Deuterium und Tritium) verbrannt und erzeugt erhebliche Mengen der Fusionsenergie. Anwesend Tokamaks oder Stel alle führen ihre Experimente mit „Deuterium-only“ Plasmen, deren Verhalten in Bezug auf die Niederkunft, Heizung und allgemeine „Plasmatechnik“ ist sehr nah an der eines DT-Plasma.

auf der anderen Seite des CEA Zauns, Experimente mit Deuterium Plasmen haben für die letzten 22 Jahre fortwährend gewesen. Die Installation verbraucht durchschnittlich 3 Kilos Deuterium pro Jahr, in Form zu Cadarache geliefert von 50-Liter-Tanks bei einem Druck von 200 bar (

10 Kubikmeter bei Umgebungsdruck). Deuterium ist von einem kommerziellen Unternehmen gekauft und kostet rund 4.000 Euro pro Kilo.

„Im Gegensatz zu vielen Ländern, und im Gegensatz auch an der IAEA, Frankreich Deuterium als Kernmaterial hält“, erklärt François Saint-Laurent, ein Fusions Physiker an CEA Research Institute on Magnetic Fusion (IRFM) und einer der fünf Tore Supra-Piloten. „Dies bedeutet ein sehr strenges Follow-up der Mengen von Deuterium, die wir speichern und in der Maschine.“

François Saint-Laurent, einer der fünf Tore Supra ‚‘ Piloten ‚‘, hält eine sorgfältige Zählung jedes Neutron und Tritiumkern durch die Anlage erzeugt.

Die Rate der Fusionsreaktionen in einem Deuterium-Plasma nur so gering ist es fast unbedeutend ist: bei einer bestimmten Temperatur, es ist 1.000 bis 10.000-mal niedriger als die ein DT-Plasma.

„Still, einige infinitesimalen Mengen an Neutronen, Tritium und Helium-3 werden in Anlagen erzeugt werden, wie Tore Supra. (DD Reaktionen stellen eine 50/50 Wahrscheinlichkeit der Erzeugung entweder einen Proton und einen Tritiumkern oder ein Neutron und ein Helium-3-Nukleus ).

Folglich hält François Saint-Laurent eine sorgfältige Zählung jedes Neutron und Tritiumkern produziert. „Die Aktivierung, die folgt, ist sehr niedrig, so niedrig, in der Tat, dass wir das Vakuumgefäß einen Tag eingeben oder so, nachdem wir eine Kampagne abzuschließen.“

Deuterium hat Fusionsforschung ermöglicht. In Kombination mit Tritium, das Ur-one-Proton / Ein-Neutron-Element wird in Kürze den Weg für die Fusionsenergie Produktion.

Deuterium ist in der Tat einer der Big Bang wertvollsten Geschenke.