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<title>Pyrofusion</title>

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<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading"><span class="mw-page-title-main">Pyrofusion</span></h1>

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</div>

<div id="mw-content-text" class="mw-body-content mw-content-ltr" lang="de" dir="ltr"><div class="mw-content-ltr mw-parser-output" lang="de" dir="ltr"><p>Unter <b>Pyrofusion</b> versteht man die Möglichkeit, eine <a href="Kalte_Fusion" title="Kalte Fusion">kalte</a> <a href="Kernfusion" title="Kernfusion">Kernfusion</a> mit Hilfe eines <a href="Pyroelektrizit%C3%A4t" title="Pyroelektrizität">pyroelektrischen</a> Kristalls zu erreichen.

</p><p>Brian Naranjo, Jim Gimzewski und <a href="Seth_Putterman" title="Seth Putterman">Seth Putterman</a> von der <a href="University_of_California%2C_Los_Angeles" title="University of California, Los Angeles">Universität von Kalifornien (UCLA)</a> veröffentlichten in <a href="Nature" title="Nature">Nature</a> im Jahr 2005 einen Artikel über pyroelektrisch induzierte Kernverschmelzungen.<sup id="cite_ref-1" class="reference"><a href="#cite_note-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Die Arbeitsgruppe stellte darin eine einfach zu handhabende, kleine Apparatur vor, die Verschmelzungen von <a href="Deuterium" title="Deuterium">Deuteriumkernen</a> ermöglicht.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Technik">Technik</h2></div>

<p>Um Deuteriumatome zu ionisieren und anschließend auf die für die Fusion benötigte Geschwindigkeit zu beschleunigen, benutzten die Forscher einen <a href="Pyroelektrizit%C3%A4t" title="Pyroelektrizität">pyroelektrischen</a> Kristall als Spannungsquelle. Pyroelektrische Kristalle besitzen <a href="Elektrisches_Dipolmoment" title="Elektrisches Dipolmoment">elektrische Dipolmomente</a>, die sich bei Änderungen der <a href="Temperatur" title="Temperatur">Temperatur</a> umorientieren und so eine <a href="Elektrische_Spannung" title="Elektrische Spannung">elektrische Spannung</a> zwischen den beiden Grundflächen des Kristalls aufbauen. Dass mit einem solchen Kristall eine Art Minibeschleuniger für <a href="Elektron" title="Elektron">Elektronen</a> realisierbar ist, ist bereits länger bekannt.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Deuterium-Deuterium-Fusion">Deuterium-Deuterium-Fusion</h3></div>

<p>Putterman und seine Mitarbeiter wandten das Beschleunigungsprinzip nun auf Deuterium an. Der im Experiment genutzte, zentimetergroße Kristall aus <a href="Lithiumtantalat" title="Lithiumtantalat">Lithiumtantalat</a> (LiTaO<sub>3</sub>) erreichte beim Erwärmen Spannungen von mehr als 100 kV. An der auf der positiven Seite des Kristalls angebrachten, winzigen <a href="Wolfram" title="Wolfram">Wolframspitze</a> wurde eine <a href="Elektrische_Feldst%C3%A4rke" title="Elektrische Feldstärke">elektrische Feldstärke</a> von über 25 GV·m<sup>−1</sup> erreicht. Befindet sich die Spitze in einem mit Deuteriumgas gefüllten Behälter, unterliegen die vor der Spitze befindlichen Atome einer <a href="Feldionisation" class="mw-redirect" title="Feldionisation">Feldionisation</a>. Die Deuterium-Ionen werden von der Wolframspitze abgestoßen, im elektrischen Feld beschleunigt und treffen auf ein rund 10 cm entfernten Target aus Erbiumdeuterid (ErD<sub>2</sub>). Durch die hohe <a href="Kinetische_Energie" title="Kinetische Energie">kinetische Energie</a> durchdringen einige Deuteriumionen den <a href="Coulombwall" title="Coulombwall">Coulombwall</a> der Deuteriumkerne des Targets und es kommt zu einer Fusionsreaktion:

</p>

<p>dabei lassen sich <a href="Neutron" title="Neutron">Neutronen</a> mit einer Energie von 2,45 MeV sowie <a href="R%C3%B6ntgenstrahlung" title="Röntgenstrahlung">Röntgenstrahlung</a> nachweisen, was gleichzeitig als Nachweis der Fusionsreaktion gilt.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Deuterium-Tritium-Fusion">Deuterium-Tritium-Fusion</h3></div>

<p>Eine höhere Fusionsrate und damit höhere Neutronenfreisetzung ist durch den Beschuss von <a href="Tritium" title="Tritium">Tritium</a> mit Deuteriumionen zu erwarten. Wegen des größeren <a href="Massendefekt" title="Massendefekt">Massendefekts</a> ist auch die freigesetzte Energie pro Kernreaktion deutlich höher:

</p>

<p>diese Möglichkeit wurde einige Jahre später ebenfalls durch die Arbeitsgruppe von Puttermann realisiert.<sup id="cite_ref-2" class="reference"><a href="#cite_note-2"><span class="cite-bracket">[</span>2<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Anwendung">Anwendung</h2></div>

<p>Mit einer Ausbeute von knapp 1000 Neutronen pro Sekunde und einer Energieausbeute von nur etwa 10<sup>−8</sup> <a href="Joule" title="Joule">Joule</a> pro Erhitzungszyklus kann die ursprüngliche Apparatur zwar nicht zur Energieerzeugung genutzt werden, als handliche <a href="Neutronenquelle" title="Neutronenquelle">Neutronenquelle</a> beispielsweise für Sicherheits- oder Materialuntersuchungen ist das Gerät jedoch geeignet. Beim Beschuss von Tritium kann eine wesentlich höhere Ausbeute (ca. 10 bis 100 mal höher als mit Deuterium) an höher energetischen Neutronen (14 MeV) erreicht werden. Eine Nutzung zur Energieerzeugung ist jedoch auch damit nicht möglich.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Literatur">Literatur</h2></div>

<ul><li>J. Geuther et al., <i><a href="Journal_of_Applied_Physics" title="Journal of Applied Physics">J. Appl. Phys.</a></i> 95, 074109 (2005);</li>

<li>G. Brumfiel, <i>Nature</i> 437, 1224 (2005);</li>

<li>H. Dittmar-Ilgen, <i><a href="Naturwissenschaftliche_Rundschau" title="Naturwissenschaftliche Rundschau">Naturwissenschaftliche Rundschau</a></i> 9, 484 (2006);</li>

<li>S. Putterman, J. Gimzewski, B. Naranjo: Method for the production of high electric fields for pyrofusion, Weltpatent WO002006113783A1 (18. April 2006);</li></ul>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Weblinks">Weblinks</h2></div>

/* start https://de.wikipedia.org/ */

.mw-parser-output .webarchiv-memento a{color:inherit}

/* end https://de.wikipedia.org/ */

</style><a rel="nofollow" class="external text" href="https://web.archive.org/web/20060421044111/http://rodan.physics.ucla.edu/pyrofusion/">Universität von Kalifornien</a> (<span class="webarchiv-memento"><a href="Webarchivierung#Begrifflichkeiten" title="Webarchivierung">Memento</a></span> vom 21. April 2006 im <i><a href="Internet_Archive" title="Internet Archive">Internet Archive</a></i>)</li></ul>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Einzelnachweise">Einzelnachweise</h2></div>

<li id="cite_note-1"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-1">↑</a></span> <span class="reference-text">B. B. Naranjo, J. K. Gimzewski, S. Putterman: <cite class="lang" lang="en" dir="auto" style="font-style:italic">Observation of nuclear fusion driven by a pyroelectric crystal</cite>. In: <cite class="lang" lang="en" dir="auto" style="font-style:italic">Nature</cite>. 434. Jahrgang, 28. April 2005, <span style="white-space:nowrap">S.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>1115–1117</span>, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<span class="uri-handle" style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1038/nature03575">10.1038/nature03575</a></span> (englisch).<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Pyrofusion&rft.atitle=Observation+of+nuclear+fusion+driven+by+a+pyroelectric+crystal&rft.au=B.+B.%26%2332%3BNaranjo%2C%26%2332%3BJ.+K.%26%2332%3BGimzewski%2C%26%2332%3BS.%26%2332%3BPutterman&rft.btitle=Nature&rft.date=2005-04-28&rft.doi=10.1038%2Fnature03575&rft.genre=book&rft.pages=1115-1117&rft.volume=434.+Jahrgang" style="display:none"> </span></span>

</li>

<li id="cite_note-2"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-2">↑</a></span> <span class="reference-text">B. B. Naranjo, S. Putterman, T. Venhaus: <cite class="lang" lang="en" dir="auto" style="font-style:italic">Pyroelectric fusion using a tritiated target</cite>. In: <cite class="lang" lang="en" dir="auto" style="font-style:italic">Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment</cite>. 632. Jahrgang, <span style="white-space:nowrap">Nr.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>1</span>, 11. März 2011, <span style="white-space:nowrap">S.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>43–46</span>, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<span class="uri-handle" style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1016/j.nima.2010.08.003">10.1016/j.nima.2010.08.003</a></span>, <a href="Bibcode" title="Bibcode">bibcode</a>:<a rel="nofollow" class="external text" href="https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2011NIMPA.632...43N">2011NIMPA.632...43N</a> (englisch).<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Ajournal&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Pyrofusion&rft.atitle=Pyroelectric+fusion+using+a+tritiated+target&rft.au=B.+B.%26%2332%3BNaranjo%2C%26%2332%3BS.%26%2332%3BPutterman%2C%26%2332%3BT.%26%2332%3BVenhaus&rft.date=2011-03-11&rft.doi=10.1016%2Fj.nima.2010.08.003&rft.genre=journal&rft.issue=1&rft.jtitle=Nuclear+Instruments+and+Methods+in+Physics+Research+Section+A%3A+Accelerators%2C+Spectrometers%2C+Detectors+and+Associated+Equipment&rft.pages=43-46&rft.volume=632.+Jahrgang" style="display:none"> </span></span>

</li>

</ol></div><div><div class="zim-footer">

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