Diplomarbeit, 2003
95 Seiten, Note: 2
0 Einleitung
0.1 Begründung des Themas
0.2 Zielsetzung und neue Erkenntnisse
1 Grundlagen kontrollierter Kernfusion
1.1 Die Sonne als Inspirator
1.2 Deuterium und Tritium als Brennstoff für ein Fusionskraftwerk
1.3 Erzeugung und Speicherung von Plasmen
1.3.1 Der magnetische Einschluss
1.3.2 Die Plasmaheizung
1.3.3 Verunreinigungen und Instabilitäten im Plasma
1.3.4 Brennstoffnachfüllung
1.4 Zusammenfassung
2 Das Fusionsforschungsprogramm
2.1 Stellarator und Tokamak
2.2 Das IPP – Forschung für die Energie der Zukunft
2.2.1 Fusionsexperiment Wendelstein
2.2.2 Fusionsexperiment ASDEX
2.3 EURATOM
2.3.1 Das Programm von EURATOM
2.3.2 Fusionsexperiment JET
2.4 Fusionsexperimente im Rahmen der IAEA
2.5 Zusammenfassung
3 Das Fusionskraftwerk der Zukunft
3.1 Aufbau eines Fusionskraftwerks
3.2 Risiken und Vorteile einer Kernfusionsanlage – was sagen die Experten?
3.3 Zusammenfassung
4 Kernenergie und die Gesellschaft
4.1 Umweltbewusstsein und Umweltverhalten des Einzelnen
4.1.1 Becks Risikogesellschaft
4.1.2 Das Umweltbewusstsein der Deutschen und Österreicher
4.1.3 Das Missverhältnis zwischen Umweltbewusstsein und Umweltverhalten
4.2 Die Bedeutung des Staates im Prozess der Modernisierung
4.3 Gesellschaftliche Risiko- und Akzeptanzdebatten über Kernfusion
4.4 Neue soziale Bewegungen
4.4.1 Die Entwicklung von Bürgerinitiativen und Umweltbewegungen
4.4.2 Ansätze für die Bildung von sozialen Bewegungen
4.4.3 Das soziale und ideologische Profil von Umweltbewegungen
4.4.4 Perspektiven von Umweltbewegungen
4.5 Jugend und Umweltschutz
4.6 Österreich und Kernenergie
4.6.1 Österreichs Parteien und Temelin
4.6.2 Österreich und Kernfusion
4.7 Zusammenfassung
5 Kernfusion als Thema im Physik / Chemie-Unterricht
5.1 Begründung des Themas und didaktische Vorüberlegungen
5.2 „Projekt Kernfusion“ im PC-Unterricht der Sekundarstufe I
5.2.1 Verlauf des Projekts
5.2.2 Einstellung der Schüler zur Kernenergie / Kernfusion
6 Schluss und Vorausschau
6.1 Erkenntnisse und Folgen
6.2 Optionen für die Zukunft
6.3 Meine persönliche Meinung zur Kernfusion
Die vorliegende Arbeit untersucht die Kernfusion als eine potenzielle neue Form der Energiegewinnung, analysiert die gesellschaftliche Risikowahrnehmung und Akzeptanz sowie die didaktische Vermittlung des Themas im Physik- und Chemieunterricht der Sekundarstufe I.
1.1 Die Sonne als Inspirator
Bereits 1899 wurde erstmals vermutet, dass die Energie der Sonne auf Kernreaktionen beruhen könnte. Wenn aber die Energieerzeugung der Sonne auf radioaktivem Zerfall beruhe, so müsste sie ausschließlich aus Uran, Thorium oder anderen schweren Elementen bestehen, da Kernspaltung nur bei Kernen schwerer Elemente auftritt. Die Zerfallsprodukte müssten nachweisbar sein.
Wie nun die Sonne ihre Energie wirklich gewinnt, konnte man in den nächsten Jahrzehnten erforschen. Die ersten Theorien stammen vom Schweizer Physiker Fritz Houtermans und dem englischen Astronomen Robert Atkinson aus dem Jahre 1929. Sie schlossen auf heftige thermische Zusammenstöße von Wasserstoff-Kernen. Bei einem von rund 10^20 Zusammenstößen im Inneren der Sonne kommt es zu einer „Kernverschmelzung“, die auch Kernfusion genannt wird. Diese läuft im Inneren aller Sterne ab.
Bei einer Kernfusion werden zwei sehr leichte Kerne miteinander verschmolzen, so dass ein einzelnes Kerntröpfchen entsteht, wobei zahlreiche Promille der Masse energetisiert werden können. Die Fusion setzt jedoch sehr hohe Temperaturen als „Startbedingung“ voraus, damit sich die Ausgangskerne so sehr nähern, dass die abstoßende Coulomb-Kraft überwunden wird. Deshalb wird die Kernfusion auch oft als thermonukleare Reaktion bezeichnet.
0 Einleitung: Diese Einleitung begründet die Relevanz der Kernfusion als Zukunftsenergie vor dem Hintergrund des wachsenden Energiebedarfs und der Problematik konventioneller Energiequellen.
1 Grundlagen kontrollierter Kernfusion: Das Kapitel erläutert die physikalischen Prinzipien der Kernfusion, orientiert an der Energieerzeugung der Sonne, sowie die technischen Anforderungen an Plasmaeinschluss und -heizung.
2 Das Fusionsforschungsprogramm: Es wird ein historischer und technischer Überblick über die Entwicklung der Fusionsforschung, von frühen Ansätzen bis hin zu modernen Großexperimenten und internationalen Kooperationen, gegeben.
3 Das Fusionskraftwerk der Zukunft: Dieses Kapitel skizziert den theoretischen Aufbau eines Fusionskraftwerks und erörtert die potenziellen Risiken und Vorteile im Vergleich zu anderen Energietechnologien.
4 Kernenergie und die Gesellschaft: Eine soziologische Betrachtung der öffentlichen Wahrnehmung, der Akzeptanzproblematik sowie der Rolle von Umweltbewegungen und politischer Steuerung im Kontext der Kernenergie.
5 Kernfusion als Thema im Physik / Chemie-Unterricht: Das Kapitel reflektiert die didaktische Notwendigkeit, das Thema Kernfusion im Schulunterricht zu behandeln, und dokumentiert ein schulisches Projekt inklusive der Auswertung von Schülermeinungen.
6 Schluss und Vorausschau: Eine zusammenfassende Reflexion der Forschungsziele sowie eine Erörterung verschiedener Zukunftsszenarien und der persönlichen Meinung des Autors zur Kernfusion.
Kernfusion, Kernspaltung, Energieversorgung, Plasma, Stellarator, Tokamak, Euratom, Umweltbewusstsein, Risikogesellschaft, Technikfolgenabschätzung, Nachhaltigkeit, Didaktik, Physikunterricht, Energieverbrauch, Zukunftsoptionen.
Die Arbeit behandelt die Kernfusion als eine potenzielle neue Form der Energiegewinnung, wobei sowohl die physikalisch-technischen Grundlagen als auch die gesellschaftliche Akzeptanz und die schulische Vermittlung beleuchtet werden.
Die zentralen Themen umfassen die physikalischen Prozesse der Kernverschmelzung, den geschichtlichen Verlauf der internationalen Fusionsforschung, soziologische Analysen der Risikokommunikation sowie die didaktische Aufbereitung des Themas für die Sekundarstufe.
Das Ziel ist es, dem Leser eine kritische und objektive Abwägung der Kernfusion zu ermöglichen sowie einen methodisch-didaktischen Beitrag für deren Behandlung im Unterricht zu leisten.
Der Autor stützt sich auf eine Analyse physikalischer Literatur, soziologischer Technikfolgenabschätzungen sowie die Dokumentation und Evaluation eines eigenen unterrichtspraktischen Projekts.
Im Hauptteil werden zunächst die Grundlagen der Fusionsforschung und Großexperimente dargestellt, anschließend die gesellschaftlichen Akzeptanzdebatten und schließlich die praktische Anwendung in der Schulpraxis diskutiert.
Kernfusion, Plasma, Risikogesellschaft, Fusionsforschungsprogramm, Umweltbewusstsein, Didaktik und Energieversorgung.
Der Autor geht spezifisch auf das österreichische Legitimationsdilemma bei der Atomstromdebatte (z.B. Thema Temelin) und die Beteiligung Österreichs an internationalen Fusionsforschungsprogrammen ein.
Diese These dient dazu, das Missverhältnis zwischen dem vorhandenen Umweltbewusstsein der Menschen und ihrem tatsächlichen Umweltverhalten in verschiedenen Lebensbereichen zu erklären.
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