Читать книгу Kalte Kernreaktion - Willi Meinders - Страница 11

Annäherung an die Kalte Fusion

Lassen wir diese Vorbemerkungen hinter uns und wenden uns der Kernfusion zu – der Heißen wie der Kalten. Zunächst zur sog. „Heißen“ Kernfusion. Diesen Begriff hätte ich vor ein paar Jahren noch nicht verwendet, denn, weil es nach Meinung vieler Physiker eine „Kalte“ Fusion nicht gibt, gibt es auch keine „Heiße“ Fusion, sondern einfach nur Kernfusion. Dabei übersehen diese Wissenschaftler, dass der Begriff „Kalte Fusion“ bereits 1948 von dem Physiker und Nobelpreisträger Andrej Sacharov geprägt wurde. Die Heiße Kernfusion versucht, die Verhältnisse auf der Sonne zu simulieren. Dort herrscht eine Temperatur von rund 15 Millionen Grad Celsius. Hinzu kommt der enorme Druck, der durch die pure Masse der Sonne entsteht. Unsere Erdanziehung entsteht aus der Masse der Erde. Kleine Gegenstände werden von großen Gegenständen angezogen. (Übrigens mit Hausmitteln ganz leicht zu beweisen: Legen Sie abends ein Styropor-Kügelchen in die Mitte eines gefüllten Waschbeckens – am anderen Morgen ist es am Rand.) Würden wir uns auf einem Himmelskörper von der Größe der Sonne befinden, würde sich unser Körpergewicht so sehr steigern, dass wir unweigerlich auf eine sehr handliche Größe schrumpfen würden. So ergeht es auch den Atomen: Die ungeheuer hohe Temperatur und der ungeheure Druck zwingen die Wasserstoffatome zur Fusion und setzen die Bindungsenergie frei, welche die Sonne erstrahlen lässt. So weit so gut. 15 Millionen Grad auf der Erde herzustellen ist wohl schon schwierig genug, aber woher soll der Druck kommen? Die Sonne ist schließlich so groß, dass, wenn sie auf der Position unseres Mondes stünde, sie unsere Erde weit überdecken würde. – Die Physiker haben sich zu helfen gewusst: „Wenn wir den Druck nicht haben, müssen wir eben die Temperatur erhöhen“. Man entschied sich bei der Versuchsreaktoren also stattdessen für 150 Mio. Grad. – Wie nun soll diese Temperatur beherrscht werden, denn man will ja irgendwann Energie daraus gewinnen? Ein noch so solider Wärmetauscher, egal aus welchem Material, würde sofort verdampfen. Ebenso würde Beton verdampfen und jedes x-beliebige Material auch. Also kam man auf die Idee, den Fusionsprozess freischwebend zwischen riesigen Magneten stattfinden zu lassen. Man darf getrost davon ausgehen, dass diese Magnete sehr viel Energie verbrauchen. Die für die Fusion erforderliche Hitze wird dabei z. B. mit extrem starken Lasern erzeugt. Das Problem der Nutzbarmachung bleibt dabei ungelöst. Das hört sich alles sehr schwierig an und das ist es auch. Die Erfolgsaussichten waren schon immer schlecht und sie sind es bis heute. Man spricht bei der Heißen Kernfusion von der „Energie der Zukunft“, das Problem ist dabei, dass man dies schon seit Jahrzehnten sagt. Und auch jetzt veröffentlichte „ITER“ (der im Bau befindliche Reaktor in Frankreich), dass man damit rechne, in 30 Jahren „weiter“ zu sein. Neuere Versuchsreaktoren in China oder Großbritannien „verkürzen“ diese Frist auf 20 Jahre. Diese Fristen würden sich wahrscheinlich erheblich verlängern, wenn man das „Funktionieren“ der Reaktoren so definieren würde: „Die Anlagen liefern Elektrizität zu marktüblichen, günstigen Preisen, ohne dass sie mit Steuermitteln subventioniert werden müssen“. Tatsache ist und bleibt, dass noch keiner der bisher gebauten Reaktoren weltweit auch nur ein Kilowatt nutzbarer Energie erzeugt hat. Es wurde auch nie so viel Energie erzeugt, um die Anlage damit selbst versorgen zu können. Die bisherigen Fusionsanlagen haben also bisher nur Energie verbraucht, aber nie welche erzeugt.

Kommen wir nun zur Kalten Kernfusion. Zum Jahresende 2019 hat die amerikanische physikalische Gesellschaft (die nach westlichen Maßstäben wohl höchste Instanz der Physik) einen Aufsatz veröffentlicht, der folgenden Titel trug: (Link 1)

„Accepted Paper – Nuclear fusion reactions in deuterated metals“, was so viel heißt wie: „Akzeptierte Veröffentlichung – Nukleare Fusionsreaktionen in mit Wasserstoff angereicherten Metallen“. Das sagt dem Nichtfachmann zunächst einmal überhaupt nichts. In Wirklichkeit steckt diese Formulierung jedoch voller Brisanz. Wir nehmen diesen Titel, um uns in die Welt der Kalten Kernfusion vorzuarbeiten. Zunächst: „Accepted Paper“ heißt: Es besteht in den Gremien der APS (American Physical Society) Konsens über die Richtigkeit dieser Aussage. Diese Kernfusion findet in mit Wasserstoff bzw. Deuterium angereicherten Metallen statt. Was heißt das? Wenn wir uns ein Atom ansehen, dann finden wir in seinem Inneren die positiv geladenen Protonen und die mindestens gleiche Zahl ungeladener Neutronen. (Mit einer Ausnahme: Das Wasserstoffatom hat nur ein Proton und kein Neutron.) Umkreist wird dieser Kern von so vielen Elektronen (negativ geladen), wie sie der Zahl der Protonen entspricht. Es handelt sich also um eine Kreisbahn, ähnlich wie im Verhältnis Erde Mond, oder Sonne Erde. Daraus folgt, dass jegliche Materie, die ja aus Atomen besteht, nicht kompakt sein kann. Denn wenn man Kugeln stapelt bleiben bekanntermaßen erhebliche Zwischenräume. Nehmen wir nun ein Metall wie Palladium (es findet in der chemischen- oder der Schmuckindustrie Verwendung) mit seinen 46 Protonen, dann ist dieses Atom wesentlich größer als ein Wasserstoffatom, das nur ein einziges Proton beherbergt. Das heißt, man kann in die Zwischenräume der Palladium-Atome riesige Mengen an Wasserstoffatomen einleiten. Und nun beginnt das Entscheidende: Wenn man die Wasserstoffatome, die ja nun in die „Gitterstruktur“ der Metallatome dichtgedrängt eingeschlossen sind, unter Stress setzt, können sie einander nicht mehr ausweichen und sie beginnen zu fusionieren. – Wie setzt man sie unter Stress? Nun, die kleinen Behälter, in denen sich das Palladium und der Wasserstoff befinden, werden kräftig geschüttelt und mit Vibrationen und Resonanzen drangsaliert. Zusätzlich wird dann die Einfüllöffnung verschlossen und der Behälter erhitzt, womit sich im Behälter (Reaktor) ein Druck aufbaut. Ich beschreibe hiermit (grob) die gängigste Methode der Kalten Fusion/LENR, die mittlerweile anstatt Palladium Nickel verwendet. Neu ist diese Erkenntnis keineswegs. Der Effekt wurde schon 1989 durch die beiden Elektrochemiker Fleischmann und Pons beobachtet. Ich komme darauf noch ausführlich zu sprechen. Diese Einwirkungen reichen aus, um in den kleinen Reaktoren Nuklearreaktionen auszulösen, welche Bindungsenergie freisetzen. Das heißt: diese kleinen Reaktoren erzeugen erheblich mehr Energie als man ihnen zuführt. Was ich bisher aus der Veröffentlichung der APS noch nicht erklärt habe, ist der Begriff „deuterated“. Dieser Begriff ergibt sich aus dem Isotop Deuterium. Der Reihe nach: Ich hatte gesagt, dass jedem Proton in der Regel ein Neutron zugeordnet ist. Übersteigt die Zahl der Neutronen die Anzahl der Protonen, redet man von Isotopen. Um es noch ein bisschen komplizierter zu machen: Das Wasserstoffatom hat nur ein Proton und wird schon durch das Hinzufügen eines Neutrons zum Isotop Deuterium. Fügt man ein weiteres Neutron hinzu, wird es zum Isotop Tritium. Alle drei Wasserstoffformen – der atomare Wasserstoff und die Isotope Deuterium und Tritium spielen bei der Befüllung der Metallgitter eine Rolle. Übrigens wird Deuterium auch „schweres Wasser“ genannt. Es ist durch das zusätzliche Neutron tatsächlich ein bisschen schwerer und dickflüssiger und ist z. B. für die pflanzliche Osmose nicht mehr geeignet. Schon 2012 schrieb die Europäische Kommission:

„Der Fleischmann und Pons Effekt (FPE) ist die Produktion großer Mengen von Wärme, die nicht auf chemische Reaktionen zurückzuführen ist. Dies geschieht durch elektrochemische Beladung von Palladiumkathoden mit Deuterium. Die gemessenen Energiedichten waren zehn-, hundert- und sogar tausendfach größer als in bekannten chemischen Prozessen. Auf der Grundlage des aktuellen Wissens kann es sich nur um nukleare Vorgänge handeln. Der Vorgang spielt sich mit Deuterium in einem Palladium-Gitter ab.

Das faszinierendste Merkmal des Phänomens ist der erhebliche Mangel an erwarteten nuklearen Emissionen, die mit dem Überschuss an Energie verbunden sind.“

Im September 2017 gab es einen schönen Artikel der Drexel-Universität über das Verhalten der Wasserstoffatome im Metallgitter. (Link 33) Ich übersetze einige Auszüge aus dem Artikel teilweise sinngemäß:

„Es scheint so, dass, wenn der Raum eng wird, Ionen – wie Menschen – einen Weg finden, doch irgendwie durchzukommen, auch wenn das bedeutet, dass sie dabei die Normen der Natur außer Acht lassen.“ Dies publizierte jedenfalls kürzlich ein internationales Team von Wissenschaftlern an der Drexel Universität unter der Leitung von Yury Gogotsi. Sie zeigten, dass geladene Partikel ihre „Abstoßungsneigung vergessen“ (diese Erscheinung nennt man auch die Coulomb-Ordnung), wenn sie in winzige Räume von Nanomaterial gezwängt werden. Diese Entdeckung könnte der entscheidende Durchbruch sein, wenn es um Energiespeicherung und alternative Energieproduktionstechniken geht, die allesamt mit dem „Packen“ von Ionen in nanoporöse Materialien zu tun haben.

Gogotsi sagt, „es sei zum ersten Mal gelungen, die Coulomb-Ordnung zu durchbrechen und dies in Subnanometerporen überzeugend nachzuweisen“.

An den Untersuchungen haben Wissenschaftler der Sinshu Universität von Japan, der Loughborough Universität des Vereinigten Königreichs, der Universität von Adelaide aus Australien, des französischen Forschungs-Netzwerks für elektrochemische Energie-Speicher und der Paul Sabatier Universität in Frankreich teilgenommen.