Plasmaforschung: Die Materie im vierten Zustand

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Neben den Aggregatzuständen fest, flüssig und gasförmig – gibt noch eine vierte Plasma. Die Forschungen auf den Gebiet schreiten stetig voran und die Einsatzmöglichkeiten werden immer vielfältiger.

>>Plasmaphysik und Fusionsforschung von Michael Kaufmann (Buch) <<

„Erhitzt man ein Gas, so werden bei Temperaturen oberhalb von etwa 0,1eV entsprechend 1000K mehr und mehr Molekule dissoziiert und Atome ionisiert. ¨ Dies ¨ andert grundlegend die physikalischen Eigenschaften. Die Ionisation fuhrt ¨ vor allem dazu, dass das Gas elektrisch leitf¨ ahig wird. Langmuir hat 1929 fur ¨ diesen 4. Aggregatzustand der Materie den Namen “Plasma” eingefuhrt, wobei ¨ Plasma griechisch “das Geformte” oder “das Gebildete” heißt.“

>>Spiegel<<

„99 Prozent der sichtbaren Materie im Universum existiert als Plasma, das oft als vierter Aggregatzustand bezeichnet wird. Und auch auf der Erde ist Plasma inzwischen fast allgegenwärtig: „Die Plasmatechnik ist eine Schlüsseltechnologie mit ausgesprochenem Querschnittscharakter für viele Branchen“, schreibt das VDI Technologiezentrum in einer Evaluierungsstudie. Plasma versieht seinen Dienst bei der Herstellung von Mikrochips, der Beschichtung von Oberflächen, in Energiesparlampen oder in Luftreinigern. Physikalisch gesehen ist Plasma Gas, bei dem sich die Struktur seiner Bestandteile teilweise aufgelöst hat: Atome und Moleküle trennen sich von Elektronen und wabern als Ionen durch den Raum oder werden zu instabilen, hochreaktiven Radikalen; Teilchen werden auf ein höheres Energieniveau gehievt und senden Strahlung aus – kurz: Ein Plasma ist ein chemischer Hexenkessel. Allerdings ein Hexenkessel, der auch bei Zimmertemperatur funktioniert. „Da die Elektronen so energiereich sind, kann man chemische Reaktionen auslösen, die sonst nur bei einigen tausend Grad ablaufen“, sagt Jörg Winter, Professor für anwendungsorientierte Plasmaphysik an der Ruhr-Uni Bochum. Das ist vor allem bei der Behandlung von hitzeempfindlichen Kunststoffen wichtig. Über drei Stellschrauben können Ingenieure die Eigenschaften eines Plasmas bestimmen: Art der Energiezufuhr, Druck und Zusammensetzung des Gases. Die Energie wird bei industriellen Prozessen in der Regel durch elektromagnetische Wellen vom Kilo- bis in den Gigahertz-Bereich in das Gas geleitet. Je nach Frequenz ändert sich die Zusammensetzung des Plasmas. „Beim Ätzen ist hohe Ionenenergie gefragt, bei der Beschichtung eher ein großer Anteil an Radikalen“, sagt Matthias Walker, Leiter der Abteilung Plasmatechnologie der Uni Stuttgart.“

 

>>FAC GmbH<<

„Unser Kunde benötigte für einen Plasmaofen (9t Rotationsgewicht) zum Einschmelzen von gefährlichen Stoffen, einen neuen Antrieb, da der bisherige nicht zuverlässig lief. Das nicht gelöste Problem war der Antrieb des 9t schweren Schmelzkessels.“

 

>>Basler Zeitung<<

„Die radioaktiven Abfälle, die in der Schweiz bis zum Jahr 2050 anfallen, werden nicht mehr Platz benötigen, als es in der alten Halle des Hauptbahnhofs Zürich gibt. Bis dahin ist es aber noch ein weiter Weg. «Der Füllstand im Zwilag liegt bei den hochradioaktiven Behältern heute bei rund einem Fünftel», sagt Christian Hösli, der stellvertretende Zwilag-Chef. Bei den schwach- und mittelradioaktiven Abfällen werden 80 bis 99 Prozent des Materials recycliert, sagt Hösli und führt in den Kommandoraum des Plasma-Ofens, wo zwischen September und Dezember bei Temperaturen von bis zu 20’000 Grad diese Kategorie der radioaktiven Abfälle mit einem Plasmabrenner aufgeschmolzen wird. In kleinen Werkstätten wird angeliefertes Material gereinigt, radioaktiver Staub von der Oberfläche von Maschinenteilen oder Utensilen entfernt. Auch diese Gegenstände können recycelt werden.“

Die Anwendungen für Plasma sind zahlreich und nehmen beständig zu, aber ob ein Fusionsreaktor jemals die Energieversorgung gewährleisten wird, ist höchst fraglich.

 

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