Forschen für die
Energie der Zukunft

Fusion auf der Sonne

Die Schwerkraft der Sonne, die fast 28-mal so stark wie die der Erde ist, zieht Wasserstoff aus der Atmosphäre und schließt diesen ein. Der Wasserstoff dient dann als Treibstoff für die Fusionsreaktion im Innern der Sonne. Im Sonnenkern herrschen Temperaturen von 15 Millionen Grad. Bei diesen Temperaturen geht Wasserstoffgas in Plasma über, den vierten Zustand der Materie (Aggregatszustand). In einem Plasma sind die negativ geladenen Elektronen der Atome vollständig von den positiv geladenen Atomkernen (oder Ionen) getrennt. Die Gravitationskraft der Sonne verhindert, dass die positiv geladenen Wasserstoffkerne sich in alle Richtungen verstreuen. Aufgrund der hohen Temperaturen fliegen die Wasserstoffkerne mit hoher Geschwindigkeit durcheinander bis sie kollidieren. So wird die normalerweise herrschende elektrostatische Abstoßung, die zwischen positiven Ladungen besteht, überwunden: zwei Wasserstoffkerne ´verschmelzen´ zu einem Heliumkern.

Wussten Sie schon, dass ...

... im Sonnenkern pro Sekunde 620 Millionen Tonnen Wasserstoff miteinander verschmelzen?


In drei Schritten von Wasserstoff zu Helium

  • Im ersten Schritt vereinigen sich zwei Protonen, von denen eines in ein Neutron umgewandelt wird. Dieses bildet den Kern des schweren Wasserstoff-Isotops Deuterium.
  • Als nächstes verbindet sich der Deuteriumkern mit einem anderen Proton, um das leichte Heliumisotop zu bilden, das als Helium-3 bekannt ist.
  • Schließlich vereinigen sich zwei Helium-3-Kerne zu Helium-4. Hierbei werden zwei Protonen freigesetzt.

Energiefreisetzung

Insgesamt werden vier Protonen in einen Heliumkern umgewandelt. Dabei wird Energie freigesetzt, weil der Heliumkern etwas weniger Masse hat als die ursprünglichen vier Protonen. Die Energie, die für jede Umwandlung von vier Wasserstoffkernen in einen Heliumkern freigesetzt wird, ist etwa 10 Millionen Mal mal größer als jene, die bei der chemischen Reaktion entsteht, bei der sich Wasserstoff mit Sauerstoff zu Wasser verbindet.

Proton-Proton-Kettenreaktion