Magnetische Monopole + Muon Katalysierte Fusion

Bynaus

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Ich hatte letzthin eine Idee, und ich möchte versuchen zu ergründen, wie plausibel sie ist. Ich poste nicht in GdM, weil es sich letztlich nicht um eine "Theorie" oder so handelt, eher um eine technische Anwendung bekannter und anerkanntern Komponenten.

Zunächst die "Myon-katalysierte Fusion" (MCF). Es ist kaum bekannt, dass es tatsächlich eine "funktionierende" kalte Fusion gibt. Funktionierend heisst, sie wurde experimentell ausprobiert und bestätigt.

Ein Myon (schweres Elektron) nimmt dabei die Position eines Elektrons in einem Wasserstoffatom (p, D oder T) ein. Da es durch seine grosse Masse sehr nah am Kern liegt, kann es die Kernladung abschirmen, so dass sich zwei Kerne sehr viel einfacher vereinen als sie das normalerweise tun würden. Am besten klappt das mit D-T, aber auch D-D und p-D wäre denkbar, wenn auch sehr viel "langsamer". Nach der Fusion ist das Myon wieder frei und kann weitere Fusionen auslösen.

Ein Problem ist, dass das Myon eine Halbwertszeit von 2.2 ms hat, dann zerfällt es. In der Zeit muss es quasi mehr Energie durch Fusion freisetzen, als seine Herstellung gekostet hat. Das würde prinzipiell durchaus aufgehen (siehe Link oben). Das Problem ist, dass das Myon in einem kleinen Teil der Fälle am entstehenden Helium-Kern "kleben" bleibt und dort nutzlos herumhängt, bevor es zerfällt.

Aus diesem Grund kann man mit der Myon-Katalysierten Fusion (bisher) keine Nettoenergie erzeugen. Was könnte man also tun? Es gibt zwei Möglichkeiten: entweder man macht die Myon-Produktion energetisch günstiger. Oder man verhindert das "kleben".

Letzteres ist schwierig - um ersteres geht es mir hier.

Auftritt der Magnetischen Monopole. Diese Elementarteilchen konnten bisher nicht nachgewiesen werden, ihre Existenz ist aber relativ plausibel - aber sie sind offenbar sehr selten.

Mit einem Magnetischen Monopol lässt sich der Protonzerfall initiieren. Der Magnetische Monopol wird dabei nicht zerstört, sondern "katalysiert" den Prozess nur. Das Proton zerfällt in Pionen und diese - tadaa - in Myonen.

Ich stelle mir das also so vor, dass man, sehr einfach gesprochen, nur genügend Magnetische Monopole in einen Tank aus dreiisotopischem Wasserstoff geben müsste, um zuerst den Protonzerfall, dann aus den Zerfallsprodukten die Myon-Katalysierte Fusion auszulösen. Der Tank wird von einem Magnetfeld umgeben, so dass die Monopole nicht ausbrechen können. Es wäre eine ausserordentlich einfach gebaute Energiequelle. Je mehr Monopole im Tank wären, desto schneller würde die Reaktion ablaufen. Man kann die Monopoldichte einfach so stark erhöhen, bis die Produktionsrate von Myonen hoch genug ist, um das "kleb"-Problem irrelevant zu machen. Man könnte vermutlich auch das Tritium einfach weglassen und sich auf D-D und p-D beschränken, damit die Sache nicht so neutronenreich-schmutzig wird: man bräuchte halt entsprechend viele Monopole, weil die Reaktionsrate für diese Prozesse sehr viel kleiner ist...
Die Energieerhaltung wird selbstverständlich nicht verletzt, denn es werden ja Protonen konsumiert - mit der Zeit müsste man halt eben Wasserstoff nachfüllen.

Die Monopole müsste man einfangen (sehr schwierig) oder in Teilchenbeschleunigern herstellen: das könnte viel Energie kosten. Da sie sich aber nicht verbrauchen, sondern die Reaktion nur katalysieren, müsste man das halt nur ein einziges Mal tun.

Was meint ihr?
 

frosch411

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Klingt plausibel, aber ich denke, da gibt es ein Problem: Magnetische Monopole sind bisher weder gefunden noch produziert worden.
 

Bynaus

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Offensichtlich. :)

Es ist aber sehr plausibel, dass es sie gibt. Bisherige Suchen haben lediglich gezeigt, dass ihre Masse grösser als 450 GeV sein muss, und dass jeder Quadratmeter im statistischen Mittel nicht häufiger als einmal pro 30000 Jahre von einem magnetischen Monopol durchflogen wird. Ihre "Quasipartikel" kann man mit Spin-Eis sogar schon herstellen (war kürzlich zu vernehmen und wurde hier auch diskutiert).

Insofern ist es nicht so abwegig, darüber zu spekulieren, zumal die Auswirkungen dramatisch wären: Kernfusion bei Raumtemperatur! Magnetische Monopole wären wohl plötzlich sehr begehert...
 

Bynaus

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Die Japaner experimentieren mit der Muon-Katalysierten Fusion. Durch eine höhere Dichte des Wasserstoffs erhofft man sich mehr Fusionen pro Myon. Zur Zeit sieht es so aus:

- 5 GeV für die Produktion eines Myons.
- Jedes Myon katalysiert rund 120 Fusionen.
- Diese setzen rund 2 GeV frei.

Könnte man das Sticking-Problem beheben (im Artikel unten wird angeregt, dass dies durch dichteren Treibstoff und damit mehr Kollisionen erreicht werden könnte), könnte ein Myon rund 340 Fusionen katalysieren und damit rund 5 GeV freisetzen - damit würde man zumindest gleich viel Energie produzieren wie man konsumiert. Wenn der Treibstoff nun 5 Mal dichter ist als flüssiger Wasserstoff, könnte diese Zahl bis auf 1200 Fusionen steigen - da wäre man schon langsam im kommerziellen Bereich. Die Japaner denken darüber nach, ihren Ansatz mit der Trägheiteinschlussfusion zu koppeln, wo der Treibstoff mit Lasern komprimiert wird. Ein "Schuss Myonen" könnte vielleicht der Trägheitseinschlussfusion ("Laserfusion") zum Durchbruch verhelfen.

http://nextbigfuture.com/2009/09/japan-working-on-muon-catalyzed-fusion.html
 
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