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Nuklearsynthese

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Die Nuklearsynthese ist ein technisches Verfahren, bei dem mittels Kernfusionsreaktionen aus leichteren chemischen Elementen andere Elemente mit höherer Ordnungszahl hergestellt werden können. Hierbei werden natürlich vorkommende Vorgänge der Nukleosynthese imitiert.

[Bearbeiten] Allgemeines

Als Rohstoffe dienen primär Protonen und Neutronen, doch auch jede andere Materie ist verwendbar. Die Nukleonen können entweder aus Energie (z.B. Photonen) in Teilchenbeschleunigern hergestellt werden oder im All in Staubwolken geerntet. Dazu dienen z.B. die Terasammler.

Protonen sind freie, solitäre Wasserstoffkerne. Freie Neutronen haben allerdings eine Halbwertszeit von nur 800 Sekunden und müssen daher durch die Schwache Wechselwirkung aus Protonen hergestellt werden.

Protonen und Neutronen können nach und nach zu größeren Atomkernen fusionieren. Bis Eisen-56 geschieht dies exotherm, das heißt, es wird mehr Energie freigesetzt als verbraucht. Die entstehende Energie kann anderweitig genutzt werden.

Bei Atomkernen schwerer als Eisen-56 ist es umgekehrt: hier erzeugt die Kernspaltung mehr Energie als die Kernfusion. Somit müssen zur Erzeugung schwererer Elemente erhebliche Energiemengen aufgewendet werden, um die Coulomb-Abstoßungskräfte der Atomkerne zu überwinden und diese miteinander zu verschmelzen. Außerdem muss das Protonen-Neutronen-Verhältnis im Atomkern exakt stimmen, sonst ist er instabil (sprich: radioaktiv; siehe Radionuklid) und es kommt beispielsweise zu Alpha- oder Beta-Zerfall. Schwerere Atomkerne können sogar direkt in zwei oder mehrere kleinere Atomkerne zerfallen.

Die Anlagen zur Nuklearsynthese der schweren Elemente sind erheblich komplizierter als einfache Fusionsreaktoren. In ihnen werden Druck/Temperatur-Bedingungen erzeugt, die Raumtemperaturen bis zu einer Milliarde Grad entsprechen. Gleichzeitig müssen aber die entstandenen Atomkerne kontrolliert abgefangen, sortiert und gekühlt werden können. Dies erfordert allgemein einen ungleich höheren Aufwand als die Gewinnung der Reinstoffe durch konventionelle Verarbeitung natürlicher Vorkommen. Deshalb ist das Verfahren nur ausnahmsweise ein Ersatz für den Abbau von Bodenschätzen.

Die Bedeutung der Nuklearsynthese schwerer Elemente nimmt jedoch sprunghaft zu, wenn die Erzlagerstätten durch Krieg oder andere Gründe nicht mehr zugänglich sind.

Siehe auch: »Materieumwandler« (Gerät) in PR-Lexikon Heft 288.

[Bearbeiten] Geschichte

Im 12. Jahrhundert NGZ sind auf dem Planeten Sphinx Nuklearsyntheseanlagen installiert. Hier wird hauptsächlich Eisen hergestellt. Da die Steuerung der Prozesse auf syntronischer Basis erfolgt, wirken sich Störungen im fünfdimensionalen Bereich hierauf aus, was durch den Einbau positronischer Bauteile vermieden werden kann. Der Synthesevorgang selbst ist vollständig im Einstein-Kontinuum integriert.

Bei der Rohstoffversorgung umfangreicher Langzeit-Unternehmungen, wie der Coma-Expedition zur Großen Leere, könnten die Verantwortlichen ihre gewaltige Aufgabe mit Hilfe der Nuklearsynthese möglicherweise leichter erfüllen. Die erforderliche Technik ist jedoch dermaßen komplex und die Anlagen so umfangreich, dass sie keinen Platz in konventionellen Raumschiffen finden können. In Fernraumschiffen wie der BASIS allerdings verfügt man über nuklearsynthetische Kapazitäten. Bei den Kernfusionsreaktionen zur Energieerzeugung fallen auch leichte Elemente an, doch problemlos nur bis zum Eisen. Der Zugriff auf höhere Elemente muss auf andere Weise erfolgen.

Zur Produktion von Nährstoffen eignen sich Elemente aus der nuklearsynthetischen Technik, wenn sie biochemisch weiterverarbeitet werden können, obwohl die Besatzungen Mahlzeiten aus Nahrungskonzentraten vermutlich bevorzugen.

Im Chaotender ZENTAPHER werden Anlagen gefunden, die reine Energie in Materie umwandeln können. Myles Kantor erläutert in diesem Zusammenhang, dass die terranische Technik im 13. Jahrhundert NGZ dazu auch in der Lage sei, aus Kostengründen jedoch immer noch natürliche Rohstoffe verwendet oder mittels Nuklearsynthese aus Wasserstoff schwere Elemente hergestellt würden.