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Unter '''Pyrofusion''' versteht man die Möglichkeit, eine [[kalte Fusion|kalte]] [[Kernfusion]] mit Hilfe eines [[Pyroelektrizität|pyroelektrischen]] Kristalls zu erreichen.

Brian Naranjo, Jim Gimzewski und [[Seth Putterman]] von der [[University of California, Los Angeles|Universität von Kalifornien (UCLA)]] veröffentlichten in [[Nature]] im Jahr 2005 einen Artikel über pyroelektrisch induzierte Kernverschmelzungen.<ref>{{cite journal|
doi=10.1038/nature03575|title=Observation of nuclear fusion driven by a pyroelectric crystal|journal=Nature|volume=434|pages=1115–1117|date=2005-04-28|language=en|last1=Naranjo|first1=B. B.|last3=Putterman|first3=S.|last2=Gimzewski|first2=J. K.}}</ref> Die Arbeitsgruppe stellte darin eine einfach zu handhabende, kleine Apparatur vor, die Verschmelzungen von [[Deuterium]]kernen ermöglicht.

== Technik ==
Um Deuteriumatome zu ionisieren und anschließend auf die für die Fusion benötigte Geschwindigkeit zu beschleunigen, benutzten die Forscher einen [[Pyroelektrizität|pyroelektrischen]] Kristall als Spannungsquelle. Pyroelektrische Kristalle besitzen [[Elektrisches Dipolmoment|elektrische Dipolmomente]], die sich bei Änderungen der [[Temperatur]] umorientieren und so eine [[elektrische Spannung]] zwischen den beiden Grundflächen des Kristalls aufbauen. Dass mit einem solchen Kristall eine Art Minibeschleuniger für [[Elektron|Elektronen]] realisierbar ist, ist bereits länger bekannt.

=== Deuterium-Deuterium-Fusion ===
Putterman und seine Mitarbeiter wandten das Beschleunigungsprinzip nun auf Deuterium an. Der im Experiment genutzte, zentimetergroße Kristall aus [[Lithiumtantalat]] (LiTaO3) erreichte beim Erwärmen Spannungen von mehr als 100 kV. An der auf der positiven Seite des Kristalls angebrachten, winzigen [[Wolfram]]spitze wurde eine [[elektrische Feldstärke]] von über 25 GV·m−1 erreicht. Befindet sich die Spitze in einem mit Deuteriumgas gefüllten Behälter, unterliegen die vor der Spitze befindlichen Atome einer [[Feldionisation]]. Die Deuterium-Ionen werden von der Wolframspitze abgestoßen, im elektrischen Feld beschleunigt und treffen auf ein rund 10 cm entfernten Target aus Erbiumdeuterid (ErD2). Durch die hohe [[kinetische Energie]] durchdringen einige Deuteriumionen den [[Coulombwall]] der Deuteriumkerne des Targets und es kommt zu einer Fusionsreaktion:
: D + D → 3He (820 keV) + n (2,45 MeV),
dabei lassen sich [[Neutron]]en mit einer Energie von 2,45 MeV sowie [[Röntgenstrahlung]] nachweisen, was gleichzeitig als Nachweis der Fusionsreaktion gilt.

=== Deuterium-Tritium-Fusion ===
Eine höhere Fusionsrate und damit höhere Neutronenfreisetzung ist durch den Beschuss von [[Tritium]] mit Deuteriumionen zu erwarten. Wegen des größeren [[Massendefekt]]s ist auch die freigesetzte Energie pro Kernreaktion deutlich höher:
: D + T → 4He (3,518 MeV) + n (14,07 MeV),
diese Möglichkeit wurde einige Jahre später ebenfalls durch die Arbeitsgruppe von Puttermann realisiert.<ref>{{cite journal|doi=10.1016/j.nima.2010.08.003|title=Pyroelectric fusion using a tritiated target|journal=Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment
|volume=632|issue=1|pages=43–46|date=2011-03-11|language=en
|last1=Naranjo|first1=B. B.|last2=Putterman|first2=S.|last3=Venhaus|first3=T.|bibcode=2011NIMPA.632...43N}}</ref>

== Anwendung ==
Mit einer Ausbeute von knapp 1000 Neutronen pro Sekunde und einer Energieausbeute von nur etwa 10−8 [[Joule]] pro Erhitzungszyklus kann die ursprüngliche Apparatur zwar nicht zur Energieerzeugung genutzt werden, als handliche [[Neutronenquelle]] beispielsweise für Sicherheits- oder Materialuntersuchungen ist das Gerät jedoch geeignet. Beim Beschuss von Tritium kann eine wesentlich höhere Ausbeute (ca. 10 bis 100 mal höher als mit Deuterium) an höher energetischen Neutronen (14 MeV) erreicht werden. Eine Nutzung zur Energieerzeugung ist jedoch auch damit nicht möglich.

== Literatur ==
* J. Geuther et al., ''[[Journal of Applied Physics|J. Appl. Phys.]]'' 95, 074109 (2005);
* G. Brumfiel, ''Nature'' 437, 1224 (2005);
* H. Dittmar-Ilgen, ''[[Naturwissenschaftliche Rundschau]]'' 9, 484 (2006);
* S. Putterman, J. Gimzewski, B. Naranjo: Method for the production of high electric fields for pyrofusion, Weltpatent WO002006113783A1 (18. April 2006);

== Weblinks ==
* {{Webarchiv |url=http://rodan.physics.ucla.edu/pyrofusion/ |wayback=20060421044111 |text=Universität von Kalifornien}}
== Einzelnachweise ==
<references />
[[Kategorie:Kernfusion]]

Pyrofusion - Versionsgeschichte

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