Antiprotonenreaktor

Wenn ein Atomkern, der aus mehreren Protonen und Neutronen besteht, mit einem Antiproton kollidiert, was passiert dann? Gut, es wird ein Proton in diesem Kern zerstrahlt, doch was geschieht mit den anderen Nukleonen? Zerfällt der Kern dann in einzelne Protonen und Neutronen?

Sollte dies der Fall sein, dann ließe sich ein neuartiger Reaktor bauen, der wie folgt funktioniert:
der Antiprotonenstrahl trifft auf einen Uranblock knapp unterhalb der Kritikalität. Hierbei zerreißt dieser die Uranatome und die entstehenden Neutronen können über 100 weitere Atome spalten. Sollten in dem Uranblock zwei Neutronengenerationen möglich sein, dann könnte ein Antiproton 10000 Uranatome spalten! (Wie viele genau, kann ich hier auch nicht sagen, aber Uran 235 wird manchmal von einem Neutron nicht gespalten, sondern wandelt sich in Uran 236 um, so dass Uran 235 prinzipiell nicht vollständig gespalten werden kann)

Doch nun der Clou: bekanntermaßen sind die Spaltprodukte das Gefährlichste an der Atomspaltung und wenn ein Antiproton auf ein Spaltprodukt trifft, dann gibt es nur einzelne Neutronen und Protonen! Letztere sind Wasserstoff und erstere werden für Kernspaltungen gebraucht.

Gut, ganz ohne radioaktiven Müll geht es auch hier nicht, aber man hat einen gewissen Einfluss auf seine Zusammensetzung. Die wichtigste Frage ist: wie effektiv kann man Antiprotonen erzeugen? Hierfür braucht man noch riesige Beschleuniger, aber Wakefield-Akzeleratoren für den gewünschten Zweck sind viel kleiner (sind sie auch effektiver?), so dass man durchaus so ein Gerät bauen könnte. Oder?

@Marfrank
Die Erzeugung der Protonen benötigt eine größere Menge Energie so dass die Summe negativ sein wird.
Auch hier die Perpetuum Mobile Regeln anwenden!

Da der von mir beschriebene Reaktor Uran verbraucht, wäre er kein Perpetuum Mobile! Die Frage bleibt aber: wenn ich Energie in Antimaterie in Form von Antiprotonen umwandeln möchte, wie hoch ist der Wirkungsgrad? Wovon hängt dieser ab und kann man da nichts optimieren?

Marfrank schrieb:Da der von mir beschriebene Reaktor Uran verbraucht, wäre er kein Perpetuum Mobile! Die Frage bleibt aber: wenn ich Energie in Antimaterie in Form von Antiprotonen umwandeln möchte, wie hoch ist der Wirkungsgrad? Wovon hängt dieser ab und kann man da nichts optimieren?

Du kannst natürlich Energie in Antimaterie verwandeln. Der Energiebedarf dafür ist E=mc2. Und weil nix perfekt ist, musst du noch ein bisschen mehr Energie reinstecken. Meines Wissens nach sogar ein vielfaches der in der Antimaterie gebundenen Energie. Und wenn du die Antimaterie zerstrahlst, dann kommt wieder E=mc2 raus. Abzüglich Wandlungsverluste.

Also selbst wenn man annimmt, dass Antimaterie die gleiche Menge an Materie zerstrahlt, und du 2xE rauskommt, wird der Wirkungsgrad negativ

Kurz mal ein paar Zahlen aus dem Wiki:

Wenn ein Antiproton auf den Urankern trifft und ein Proton anihiliert, dann entstehen 2*938MeV = 1876MeV. Diese Energie würde theoretisch ausreichen den Urankern komplett zu zerlegen. Die ganze Bindungsenergie des Kerns ist nur ca 1800 MeV. Ich bezweifle jedoch, dass das so passiert.

Vielmehr wird recht viel von der Energie als Gammaphoton(en) abgestrahlt werden, vielleicht fliegen noch Bruchstücke des Kerns davon: Protonen, Neutronen, Alphateilchen oder eventuell größere Fragmente. Am Ende hat man irgendwelche Isotope, die vermutlich radioaktiv sind und auf dem üblichen Weg zerfallen.

Ich glaube nicht, dass man mit dem Antiprotonenstrahl effektiv eine Kernspaltung steuern kann. Die Antiprotonen sind "teuer" und ohne deinen "Verstärkungsfaktor" lohnt das schnell nicht mehr. Zusätzlich kommt man um die Fragmente/Isotope nicht drum rum und bekommt also wieder Atommüll.

Gruß
DerRing

Potentiell möglich
Die Frage ist nur... warum?
Es ist so viel einfacher und billiger Kernspaltungen mit neutronen auszulösen..

Als mit riesigem Aufwand negatronen zu erzeugen
Und die obwohl sie in kontakt mit jedem atomkern zerstahlen lange genug am Leben zu halet um Uran damit zu treffen

@Marfrank

Einfach mal ein wenig mit Physik beschäftigen und dann Grundlagen lernen, da gibt es viel das Du lernen kannst. Deine "Frage" hier zeugt von viel Raum um Dir Wissen anzueignen, oder mit anderen Worten, Dir fehlt wirklich elementares Grundlagenwissen und mit dieser Unkenntnis meinst Du nun "geniale" Ideen zu haben.

Du solltest das Standartmodell kennen, die Teilchen, die Kräfte, da auch was rechnen können, Du solltest wissen wie die Atome entstanden und wie sie aufgebaut sind.

Ganz deutlich, Du schwurbelst hier in Deiner Unkenntnis durch den Nebel, Du erhöhst hier nur die Entropie im Universum, und es hat nichts davon.

Ich würde den Thread hier schließen und löschen, der "Diskussionsleiter" verfügt offenkundig nicht über das benötigte Fachwissen für eine entsprechende Diskussion.


Habe die Ehre ...

Es gibt durchaus ähnliche Konzepte ( Wikipedia: Energy amplifier ) . Mein Vorschlag wäre ein unterkritischer Reaktor beim dem die Spallationsquelle und die Spaltzone im gleichen Substrat liegen.

@Marfrank

Nein, was Du hier mit einem Strahl aus Antiprotonen vorgeschlagen hast, ist etwas ganz anderes. Schau, es begingt einfach alleine damit, dass man keine Antiprotonen so auf Tasche hat. Ist wie mit Wasserstoff, der wächst auch nicht frei auf Bäumen.

Du musst also erstmal Antiprotonen "besorgen" und mit etwas Grundlagenwissen wüsstest Du, dass das richtig Energie kostet, und damit ist Dein "Reaktor" einfach schon gescheitert, Du wirst immer mehr Energie brauchen, also Du am Ende je erzeugen kannst.

Du kannst ja auch Wasserstoff verbrennen, damit Strom erzeugen und mit diesem Strom dann über Elektrolyse eben Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff aufspalten und den so gewonnenen Wasserstoff wieder verbrennen und Strom erzeugen und damit wieder Wasserstoff und so weiter.

Du wirst dabei immer was verlieren, Du wirst immer weniger Wasserstoff erzeugen und am Ende ist nichts mehr da.

Genauso ist es mit Deinem "Reaktor", dass ist einfach nur Humbug, und wie gesagt, mit normalem Grundlagenwissen, wäre Dir das auch klar. Leider überschätzt Du Dein Verständnis der Dinge ebenso gewaltig, wie Du das Verständnis der Physiker darüber unterschätzt. Du hast nicht wirklich einen Vorschlag für einen unterkritischen Reaktor.

Aber egal, ist ja nun eh in Deinem Blog und daher ...

Das man Antiprotonen mittels Energieaufwand herstellen muß, habe ich schon im Eingangsposting erwähnt. Allerdings konnte mir noch niemand sagen, wie hoch der energetische Wirkungsgrad bei ihrer Erzeugung ist. Wie viel mehr an Energie muß ich in ihre Erzeugung hineinstecken, wie ich bei ihrer Umwandlung in Energie mit der gleichen Menge Protonen erhalte? Und: kann man diesen Prozess optimieren?

Dann ist bei meinem Konzept der "Clou", dass ich die Antiprotonen auf Urankerne schieße. Letztere zerreißt es, wobei zahlreiche Neutronen frei werden. Treten in diesem Uranblock im statistischen Mittel 4 Generationen auf, dann kann eines dieser Neutronen 16 Atome spalten und bei jeder Spaltung 200 MeV frei, also 3200 MeV.

Wie viele Neutronen werden freigesetzt, wenn ein Antiproton einen Urankern trifft? Theoretisch könnten es bis zu 143 sein, allerdings dürften zahlreiche davon keine weitere Spaltung bewirken. Bei 100 Neutronen und 4 Generationen könnten immer noch 320 GeV freigesetzt werden.

Ein Antiproton hat eine Ruhemasse von 938 MeV. Somit setze ich hierbei mehr als das 300-fache der Energie, welches der Ruhemasse eines Potons oder Antiprotons entspricht, frei!

nocheinPoet schrieb:Du musst also erstmal Antiprotonen "besorgen" und mit etwas Grundlagenwissen wüsstest Du, dass das richtig Energie kostet, und damit ist Dein "Reaktor" einfach schon gescheitert, Du wirst immer mehr Energie brauchen, also Du am Ende je erzeugen kannst.

Marfrank schrieb:Das man Antiprotonen mittels Energieaufwand herstellen muß, habe ich schon im Eingangsposting erwähnt. Allerdings konnte mir noch niemand sagen, wie hoch der energetische Wirkungsgrad bei ihrer Erzeugung ist. Wie viel mehr an Energie muß ich in ihre Erzeugung hineinstecken, wie ich bei ihrer Umwandlung in Energie mit der gleichen Menge Protonen erhalte? Und: kann man diesen Prozess optimieren?

Bin ja kein Physiker. Aber soweit ich im Bilde bin, können wir keine Anti-Teilchen zielgerichtet herstellen. Wir können in Teilchenbeschleunigern Protonen aufeinander ballern. Dabei entstehen dann zu einem sehr kleinen Prozentsatz auch Anti-Teilchen. Und daran sieht man, das die Energie die in dem Anti-Teilchen durch seine Masse gespeichert ist um viele Größenordnungen kleiner ist, als die, die man braucht um den Teilchenbeschleuniger zu betreiben.

Marfrank schrieb:Wie viele Neutronen werden freigesetzt, wenn ein Antiproton einen Urankern trifft? Theoretisch könnten es bis zu 143 sein, allerdings dürften zahlreiche davon keine weitere Spaltung bewirken. Bei 100 Neutronen und 4 Generationen könnten immer noch 320 GeV freigesetzt werden.

Ein Antiproton hat eine Ruhemasse von 938 MeV. Somit setze ich hierbei mehr als das 300-fache der Energie, welches der Ruhemasse eines Potons oder Antiprotons entspricht, frei!

Urankerne können wir aber viel einfacher Spalten. Dazu braucht es ja gar keine Antiprotonen. Und eine so große Kritikalität wollen wir in einem Reaktor auch gar nicht haben. Wir wollen doch eine Kritikalität von genau 1 haben, damit der Reaktor schön entspannt durchläuft.

alhambra schrieb:Dabei entstehen dann zu einem sehr kleinen Prozentsatz auch Anti-Teilchen. Und daran sieht man, das die Energie die in dem Anti-Teilchen durch seine Masse gespeichert ist um viele Größenordnungen kleiner ist, als die, die man braucht um den Teilchenbeschleuniger zu betreiben.

Hier stellt sich die Frage, in wie weit man dies durch Wahl der Beschleunigungsenergie, der beschleunigten Atome und des Targetmaterials optimieren kann. Auch sollte man bestimmt auch Beschleuniger selbst optimieren.

alhambra schrieb:Wir wollen doch eine Kritikalität von genau 1 haben, damit der Reaktor schön entspannt durchläuft.

Dies gilt für kritische Reaktoren, also solche bei denen eine Kettenreaktion aufrecht erhalten werden muss. Bei meinem Antiprotonenreaktor gibt es keine selbst erhaltende Kettenreaktion. Wenn keine Antiprotonen eintreffen, ist die Kernspaltung zu Ende!

Marfrank schrieb:Hier stellt sich die Frage, in wie weit man dies durch Wahl der Beschleunigungsenergie, der beschleunigten Atome und des Targetmaterials optimieren kann. Auch sollte man bestimmt auch Beschleuniger selbst optimieren.

Keine Ahnung. Stand heute ist es so wie es ist. Kann natürlich sein, das irgendwann jemand was tolles dazu erfindet. Aber bis dahin haut dein Wirkungsgrad nicht hin.

Marfrank schrieb:Dies gilt für kritische Reaktoren, also solche bei denen eine Kettenreaktion aufrecht erhalten werden muss. Bei meinem Antiprotonenreaktor gibt es keine selbst erhaltende Kettenreaktion. Wenn keine Antiprotonen eintreffen, ist die Kernspaltung zu Ende!

Aber du willst doch keine Atombombe bauen, sondern einen Reaktor. Und das erfordert eine mehr oder weniger konstante Leistungsabgabe. Also ist es doch kontraproduktiv, immer solche Leistungsschübe zu erzeugen.

Und das es keine Kettenreaktion gibt, ist ja noch gar nicht raus. Du willst eine enorme Anzahl an Neutronen erzeugen, die Urankerne spalten. Dabei gibts aber ja nun wieder neue Neutronen. D.h. entweder bekommst du eine nukleare Leistungsexkursion a la Tchernobyl, oder du fängst überzählige Neutronen ab und läßt das Ding mit einer Kritikalität von 1 vor sich hin tuckern. Dann kannste aber auch den Unsinn mit den Antiprotonen sparen, das bekommst einfacher hin.

alhambra schrieb:Aber du willst doch keine Atombombe bauen, sondern einen Reaktor. Und das erfordert eine mehr oder weniger konstante Leistungsabgabe. Also ist es doch kontraproduktiv, immer solche Leistungsschübe zu erzeugen.

Ich würde ja nicht einzelne Antiprotonen auf den Block schießen, sondern einen kontinuierlichen schwachen Strahl, halt so viel, dass im Block durch die Kernspaltungen eine gewünschte Energiemenge entsteht. Durch thermische Trägheit würden sich diese Schübe ausgleichen.

Ich will in meinem Reaktor eine Leistungsexkusion aufbauen, die nach der vierten Generation zu Ende ist. Dies bekommt man durch die Geometrie des Spaltstoffes hin. Es gibt übrigens Forschungsreaktoren mit kontrollierter gepulster Leistungsabgabe ( https://www.euronuclear.org/glossary/pulsed-reactor/ ).

Ein Vorteil meines Systems wäre, dass keine unkontrollierten Leistungsexkursionen möglich sind, denn die Anordnung kann keine Kettenreaktion unterhalten.

Marfrank schrieb:Ich will in meinem Reaktor eine Leistungsexkusion aufbauen, die nach der vierten Generation zu Ende ist.

Ja, okay von mir aus. Dennoch ist es doch so, das du deine Energie hauptsächlich aus der Kernspaltung beziehen möchtest:

Marfrank schrieb:Dann ist bei meinem Konzept der "Clou", dass ich die Antiprotonen auf Urankerne schieße. Letztere zerreißt es, wobei zahlreiche Neutronen frei werden. Treten in diesem Uranblock im statistischen Mittel 4 Generationen auf, dann kann eines dieser Neutronen 16 Atome spalten und bei jeder Spaltung 200 MeV frei, also 3200 MeV.

Die Energie des ersten Uranatoms, das du mit deinem Antiproton spalten möchtest, spielt doch hier kaum ne Rolle. Und deswegen ist dein Konzept zu kompliziert. Besorg dir einfach ne andere Neutronenquelle mit der du deine Atome spalten kannst, und fertig ist das ganze.

Marfrank schrieb:Das man Antiprotonen mittels Energieaufwand herstellen muss, habe ich schon im Eingangsposting erwähnt. Allerdings konnte mir noch niemand sagen, wie hoch der energetische Wirkungsgrad bei ihrer Erzeugung ist. Wie viel mehr an Energie muss ich in ihre Erzeugung hineinstecken, wie ich bei ihrer Umwandlung in Energie mit der gleichen Menge Protonen erhalte? Und: kann man diesen Prozess optimieren?

Ändert ja nichts, und wenn man Grundlagenwissen - und das ist nicht viel was hier gebraucht wird - besitzt, ist es klar, dass es nie etwas werden kann. Energie wird eh nur umgewandelt, wenn man für die Erzeugung von Antiprotonen Energie braucht, was eben der Fall ist, dann wird dass immer gleich oder mehr sein, als man bei der Annihilation bekommen kann.

Heißt, Deine Idee ist schon ganz weit am Anfang gescheitert. Es lohnt auch nicht mehr dazu noch groß hier eine Welle zu machen.

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Marfrank schrieb:Dann ist bei meinem Konzept der "Clou", dass ich die Antiprotonen auf Urankerne schieße. Letztere zerreißt es, wobei zahlreiche Neutronen frei werden. Treten in diesem Uranblock im statistischen Mittel 4 Generationen auf, dann kann eines dieser Neutronen 16 Atome spalten und bei jeder Spaltung 200 MeV frei, also 3200 MeV.

Unfug, Du hast da keinen "Clou", dass ist nur Geschwurbel, recht einfältig und übertrieben. Wie gesagt, der Drops ist schon lange gelutscht, man muss nicht mehr schauen, was da nun an Atomen gespalten werden, auch geht es bei Antiprotonen gar nicht mehr um Kernspaltung sondern hier um Annihilation.

Auch ist es egal, ob Du das nun auf Uran oder Zuckerwatte schießt, ein Antiproton wird einfach mit einem Proton annihilieren und die Masse beider Teilchen wird dann als Gammastrahlung von Photonen davongetragen. Aus die Maus.

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Marfrank schrieb:Wie viele Neutronen werden freigesetzt, wenn ein Antiproton einen Urankern trifft? Theoretisch könnten es bis zu 143 sein, allerdings dürften zahlreiche davon keine weitere Spaltung bewirken. Bei 100 Neutronen und 4 Generationen könnten immer noch 320 GeV freigesetzt werden.

Das tut mir Leid, aber dass ist alles Kappes, totaler Unfug, was Du da meinst zu "berechnen",

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Marfrank schrieb:Ein Antiproton hat eine Ruhemasse von 938 MeV. Somit setze ich hierbei mehr als das 300-fache der Energie, welches der Ruhemasse eines Potons oder Antiprotons entspricht, frei!

Hurra, oder auch nicht, noch mal, ein Antiproton wird seine gesamte Ruhemasse in Gammastrahlung wandeln, wenn es auf ein Proton trifft und dann mit dem annihiliert und es ist egal, in welchem Atomkern sich das Proton auch befindet.


Ernsthaft, vergiss das einfach, und beschäftige Dich doch einfach ein wenig mit Physik, gibt da genug im Netz zu.

alhambra schrieb:Bin ja kein Physiker. Aber soweit ich im Bilde bin, können wir keine Anti-Teilchen zielgerichtet herstellen.

Ein besonderes Wurmloch könnte helfen, wenn es so etwas gibt, ich denke aber nicht. Wir brauchen ein 4D-Möbiusband, also so etwas wie eine Kleinsche Flasche.

https://www.spektrum.de/lexikon/mathematik/kleinsche-flasche/5264

Also ein Möbiusband kann eine Fläche im Raum drehen, ein Text wird bei einer Verschiebung um 180 Grad auf der Raumachse gedreht, aus einem R wird eine gespiegeltes R => Я.

Gäbe es das in der Raumzeit als eine Art Wurmloch, könnte man da einfach Protonen reinschießen und würde Anti-Protonen herausbekommen. Einfach nur so und das ohne die Energie aufwenden zu müssen, ich halte das aber für physikalisch unmöglich.

Wenn man ein Antiproton auf einem Atomkern, der aus mehreren Nukleonen besteht, dann zerstrahlt dieser ein in diesem Kern gebundenes Proton. Allerdings dürfte dann der Atomkern nicht einfach ein Nukleon weniger haben und eine um 1 erniedrigte Ordnungszahl haben. Vielmehr dürfte die freiwerdende Energie eine Spallation bewirken.

@Marfrank

Was auch immer Du uns nun sagen willst, ...

Was soll sein "Spallation" sein? Eine Kernspaltung? Noch mal, Du kannst es drehen wie auch immer Du magst, es ist einfach Unfug, geht nicht, wird nichts, passt alles nicht so zur Physik. Darum noch einmal, lerne die Grundlagen, erst dann kannst Du erkennen, wie wenig Du bisher verstanden hast und erkennen kannst.

Du stellst Dir das alles viel zu einfach vor, nimmt vereinfachte Erklärungen für das was da real gegeben ist, ganz vieles was man aber so im Netz findet sind vereinfachte Bilder. Kern- und Quantenphysik ist eine ganz andere Hausnummer.

Und davon abgesehen, Du wirst nie ein Antiproton bekommen mit weniger Energieaufwand, als bei der Annihilation wieder frei wird.

Du kannst auch mit Akku A Akku B aufladen und dann mit B wieder A und immer so hin und her, am Ende hast Du in beiden noch etwas Energie aber immer weniger als zu Beginn.

Wenn man die Antiprotonen nicht für lau bekommt, wird das nichts werden, darum sind alle Antimaterie-Antriebe auch recht gaga. Und es ist ja so, das Verhältnis ist wirklich schlecht, man bekommt ja nicht mal 1:2 hin, man muss so viel mehr Energie aufbringen um ein Antiproton zu bekommen, als man für dessen Annihilation am Ende bekommen kann.

Wird aber alles mit Grundlagenwissen abhakt, und würdest Du Dich da etwas auskennen, hättest Du gar nicht diese Frage hier gestellt. Tut mir ja Leid, wenn ich Dir da etwas die Illusion raube nun ein begnadeter Physiker zu sein, der ein großes Problem der Menschen geklärt hat.


Habe die Ehre ...

Aber was bleibt übrig, wenn ein Antiproton einen Uran-235-Kern trifft? Ein Protactinium-234-Kern?