Idee für einen Substanzseparator oder für einen Fusionsreaktor

Wenn die Coulomb Barriere nur 10MeV beträgt dann sind das doch nur 1.60217733e-12 Wattsekunde.

https://www.translatorscafe.com/unit-converter/de/energy/11-18/Elektronenvolt-Wattsekunde/


Ein reflektiertes Photon nimmt einen Impuls vom selben Betrag wieder mit, sodass sich im Fall der Reflexion der doppelte Impulsübertrag auf die interagierende Fläche und damit der doppelte Strahlungsdruck ergibt.

Wikipedia: Strahlungsdruck

Könnte mir mal jemand helfen, wie viel Watt Energie man braucht, um mit einem Photon, welches wie in dem Wiki Artikel steht, ein Atom zu beschleunigen?

Ich komme dort mit der Formel nicht klar.

Phantom7 schrieb:Könnte mir mal jemand helfen, wie viel Watt Energie man braucht, um mit einem Photon, welches wie in dem Wiki Artikel steht, ein Atom zu beschleunigen?

Bitte, aber Du muss schon selber rechnen, den Druck brauchst Du für die Fusion:

Abahatschi schrieb:die 10^16 Pa

Aus deinem Link:

Die Solarkonstante beträgt ca. 1370 W/m². Daraus resultiert ein Solar-Strahlungsdruck (engl. solar radiation pressure, SRP) bei Absorption von ca. 4,6 μPa.Bei senkrechter Reflexion ist er doppelt so groß.

Also 1370 W/m² senkrecht würden 9,2μPa...setze es mal auf die H Atom Oberfläche.

Also ich habe 25pm als Atomradius genommen und habe dann 3,9265m² für 1 Milliarde Atome berechnet, also nur die halbe Oberfläche.

Das wären dann 5379,305 Watt pro Milliarde Atome und dann hätte man nur diese 9,2µPa.

Dann habe ich das nochmal umgerechnet und dann habe ich 0,000005379305 Watt pro Atom.

Dann haben wir aber immer noch diese 9,2µPa und das habe ich dann auch umgerechnet und mein Ergebnis ist 0,584707 Watt je Pascal und Atom.

1 Mol Wasserstoff sind 22,4 Liter und 6,022*10^23 Atome.

Das gibt dann bei 22,4 Litern schon eine ganz schön große Zahl. Aber nimmt man an dass man nur 10MeV braucht für die Überwindung der Coulomb Barriere, dann bräuchte man nur 1.60217733 x 10-12 Newtonmeter oder Watt für diese Überwindung.

Ich weiß jetzt nicht genau wie groß der Abstand der einzelnen Atome im Gas ist nehmen wir mal an das diese direkt nebeneinander sind, weil ich brauche ja nicht für jedes Atom 1 Pa, 1 Pa sind ja auch 1 N und laut obiger Rechnung braucht man halt nur 1.60217733 x 10-12 N für ein Atom.

Für 1 Liter Wasserstoff wären das dann, 43.072.820.898 Watt oder Newton oder Pascal. Also 43 Gigawatt.

In der Sonne laufen die Fusionsprozesse hauptsächlich nach der Proton-Proton-Kette ab (zu einem kleinen Prozentsatz auch nach dem Bethe-Weizsäcker-Zyklus). Bei ITER wird allerdings – wie auch bei allen anderen Versuchen, die Kernfusion auf der Erde zu nutzen (einschließlich der Wasserstoffbombe) – nicht das Wasserstoffisotop Protium verwendet wie in der Sonne, sondern die deutlich selteneren Isotope Deuterium und Tritium:

Da Tritium (T) mit einer Halbwertzeit von ca. 12,3 Jahren zerfällt, ist es auf der Erde nur in Spuren vorhanden. Es soll deshalb in den Reaktoranlagen aus dem reichlich vorhandenen Element Lithium erbrütet werden (siehe Blanket). Im ITER wird auch diese Technik erprobt werden.

http://www.chemie.de/lexikon/Internationaler_Thermonuklearer_Experimenteller_Reaktor.html

Ich kann gerade nichts dazu finden aber, bei der Fusion von Deuterium und Tritium werden 17,6MeV frei.

Bei 1 Liter Wasserstoff würden dann 473157142857142857142857 Megaelektronenvolt = 75808164781.33 Wattsekunde Energie frei.

75,80816478133 Gigawattsekunde.

Bei der Rechnung frage ich mich, ob es bei viel kleineren Leistung nicht zur Fusion kommt, wenn man betrachtet wie viel Watt zur Überwindung der Coulomb Barriere nötig sind, naja hmmm….

@Phantom7
Ich habe nochmal nachgedacht, ich denke Du solltest auch die Impulsrechnung der Quantenphysik in Betracht ziehen (p,h,k, lambda) zB aus der Laserkühlung, da bremst man Atome.

Phantom7 schrieb:Wenn die Coulomb Barriere nur 10MeV beträgt dann sind das doch nur 1.60217733e-12 Wattsekunde

Phantom7 schrieb:25pm als Atomradius genommen

Abahatschi schrieb:Corky schrieb:
die 10^16 Pa

Strahlungsdruck und Energiedichte sind in direktem
Zusammenhang.

1 J/m^3 = 1 N/m^2

1 Pa = 0,00001 Bar
100000 Pa = 1 Bar

Damit sind 10^16 Pa = 10^11 Bar

1 Bar = 1 N/m^2

Das Volumen des Beispiel-Atomes
( bei 25 pm = 25 * 10^-12 m )

V = 4/3 pi * r^3
V = 4/3 pi * ( 25 * 10^-12 )^3
V = 6,5 * 10^-32 m^3

Die Oberfläche des Beispiel-Atomes

Ao = 4 pi * r^2
Ao = 4 pi * ( 25 * 10^-12 )^2
Ao = 7,85 * 10^-21 m^2

Energiedichte berechnen für ein Ion
mit einer einzelnen Ionenladung

1.60217733e-12 Ws = 1,60217733 * 10^-12 J

Diese Energie muss also in ein einzelnes
Proton eingebracht werden.
Die Energiedichte "rohE" beträgt damit

1,60217733 * 10^-12 J / 6,5 * 10^-32 m^3

rohE = 2,46 * 10^19 J/m^3

Das entspricht also einem Strahlungsdruck
von "Ps"

Ps = 2,46 * 10^19 N/m^2

Da E = h * f
mit E = 1,60217733 *10^-12
h = 6,626 * 10^-34 Js

müsste f zu
f = 2,42 * 10^21 Hz
sein

Das wären 2420 mega-mega-mega Hertz
...um mit einem einzelnen Photon diese
Energiemenge übertragen zu können.

Da bei zunehmender Temperatur eines Plasmas
auch die Verluste durch Strahlung zunehmen,
wird die tatsächlich zuzuführende Energie
wohl über den 1,602e-12 J zum überwinden
der Coloumb-Barriere liegen.

Der enorme Energieaufwand ist alleine durch
Strahlungsdruck nicht in ein Ion einzubringen.
( Sonderform stellt hierbei die Trägheitsfusion dar)
Daher wird ein Hochtemperaturplasma
in Bewegung versetzt, um derartige Energiemengen
in einzelne Ionen zu bekommen und dieses Plasma
in Magnetfeldern einschließen zu können.

Plasmaphysikalisch kann näherungsweise
angenommen werden, daß 1 keV ~ 1 mio °K
entspricht.

So sehe ich es.💣