Die realistischste Fusionsreaktion (die mit dem größten Wirkungsquerschnitt) ist die Fusion eines Deuteriumkerns mit einem Tritiumkern zu Helium-4 und einem Neutron.
Mit dem Neutron lässt sich aus einem Lithium-6-Atom ein Tritiumatom gewinnen.
Eine D-T-Reaktion setzt 14,1 MeV Energie frei, die Li6+n-Reaktion noch einmal 4,78 MeV.
Quellen: https://de.wikipedia.org/wiki/Kernfusion und https://de.wikipedia.org/wiki/Tritium
Ein eV sind 1,6e-19 J, ein MeV also 1,6e-13 J.
In der Natur vorkommendes Lithium besteht zu 7,4 % aus Li-6 und 92,6 % aus Li-7.
Ein Mol Lithium wiegt also 6*0,074+7*0,926 = 6,926 g.
Ein Kilogramm Natur-Lithium enthält also 144 Mol, davon 10,68 Mol Li-6.
Aus einem Kilogramm Natur-Lithium lassen sich also
10.68 Mol * 6,022e23 Atome/Mol * (14,1+4,78)MeV/Atom * 1,6e-13 J/MeV = 1,94e13 J gewinnen.
Der weltweite Energieverbrauch liegt derzeit vielleicht bei 6e20 J.
Quelle: Schätzung auf Basis von https://de.wikipedia.org/wiki/Weltenergiebedarf
Wenn ich den komplett aus Fusionsenergie decken wollte, bräuchte ich also
6e20 J / 2,2e13J/kg = 31 Mio kg = 31.000 t
Da muss man natürlich noch etwas draufschlagen, weil der Fusionsreaktor die gewonnene Energie ja nicht zu 100 % in elektrische Energie umsetzt.
Moderne Kohlekraftwerke haben einen Wirkungsgrad von 47 %, Atomkraftwerke liegen bei 33 %.
Nehmen wir den niedrigen Wert (also die Atomkraftwerke) als Referenz, dann liegt unser Bedarf also dreimal so hoch, also beim 93.000 t jährlich, gerundet 100.000 t jährlich.
Die weltweite Förderung wird laut https://de.wikipedia.org/wiki/Lithium auf 100.000 t/a geschätzt, 80 Millionen Tonnen erscheinen als förderbar.
Allein die Fusionsreaktoren würden also die komplette derzeitige Weltlithiumproduktion benötigen und in 800 Jahren die Weltvorräte aufbrauchen.
Allerdings würde ich davon ausgehen, dass wir in fünfzig oder hundert Jahren Reaktoren haben, die nicht mehr auf die D-T-Reaktion angewiesen sind, sondern vielleicht Bor verwenden. Davon gibt es alleine in der Türkei anscheinend Reserven in Höhe von 1,2 Mrd t. Oder solche, die die D-D-Reaktion nutzen. Deuterium ist wirklich gar nicht knapp.
Die Frage, ob Fusion überhaupt sinnvoll ist, ob sie rechtzeitig zur Verhinderung allzu wilden Klimawandels kommt, ist von alledem unberührt.
Das Posting wurde vom Benutzer editiert (09.06.2023 02:12).