Energiesysteme der RFZ

[Blackstar]

Es gehen beide Formeln, nur muss man die Definition beachten.

1. bei p * V = n R T ist n...Stoffmenge [mol], mit R=NA*k und N=n*NA ; NA ... Avogadro-Konstante --> p*V= N*k*T mit N...Teilchenanzahl

2. bei p = n k T ist n...Teilchendichte [Teilchen/m^3] --> Helium kommt nur atomar vor --> hier Atome/m^3 --> n=N/V

Der Herr Dr. Schmiel hat aber eine sehr eigene Art Einheiten zu betrachten. D.h sie werden entweder ignoriert, oder nicht hingeschrieben. Man muss folglich mitdenken.

--> über (delta N) bekommt man eine Teilchenanzahl ( wieviele Atome kommen durch Zerfall hinzu)

--> also will man wissen wieviele Atome es vorher waren. Dazu nimmt man die erste Formel

--> N=(p*V) / (kT) =(10^5 Pa * 0.01m^3)/(1.38*10^-23 J/K * [700+273]K)

--> N=N(0),He=7.44 *10^22 Atome

--> N(5a),He=N(0),He + (delta N)= 7.44*10^23 Atome + 1.46*10^24 Atome=1.53*10^24 Atome

mit N(5a) kann man jetzt in die erste Formel zurückgehen und auf p(5a) zurückrechnen.

Was Herr Dr. Schmiel gemacht hat ist, dass er das N(5a) in n(5a), also die Teilchendichte zurückgerechnet hat und dann folglich in die zweite Formel gegangen ist.

mit n(5a) =1.53*10^26 Atome/m^3 --> p(5a)= 20.54 bar = 2054392 Pa

[Blackstar]

Hat sich eigentlich jemand mit der Frage beschäftigt, die zum Vergleich von RTG und einem Reaktor dienen soll?

Also: "1 kg U235 beinhaltet die 500.000-fache Energie, die der Zerfall von 1 kg Pu238 in 10 Jahren abgibt. Prüfen Sie diese Aussage! "

Ich komm bei besten Willen nicht darauf.

Also was ein 1kg U235 so hergibt kann man auch im Internet finden. Es sind je nach Zerfallsenergie(190-210 MeV) irgendwas um die Eu=5*10^26 MeV

Gleiches Vorgehen bei Pu238 :

Wieviele Kerne zerfallen in 10 Jahren -->N ...Zahl der insgesamt zerfallenden Teilchen

Werte für Halbwertszeit und Zerfallsenergie aus der 2.23:  t=10a  tH=86.4a  Ezerfall=5.5 MeV

N = N0*(1-e^(-ln2*t/tH)) = 1.951*10^23

mit  N0=m/M*NA = 1kg/(238g/mol)*6.022*10^23 mol^-1=2.53*10^24

--> Energie über die Zeit= Anzahl der zerfallenden Kerne * freigesetzte Energie bei einem Zerfall

--> Epu= N*Ezerfall =1*10^24 MeV

damit ergibt sich Eu/Epu=477.7 wenn mans genau macht ( Mathcad).  Das sind aber keine 500000! Was ist falsch?

[Leticron]

is mir grad zu spät ums richtig zu rechnen, aber 1. "beinhaltet" könnte auch bedeuten die gesammte bindungsenergie ist gemeint.. dann wären es glaube ich 1817 MeV.
dann die Berechnung von N0, habs eingetippt wie du es hingeschrieben hast und komme auf ein völlig anderes ergebnis irgendwas mit 10^23

vielleicht hilft das weiter, wollte das auch nochmal durchrechnen, hatte das bei der doppelvorlesung mal versucht durchzurechnen und kam nur auf schwachsinn, habs aber auch mit nem anderen ansatz gemacht, bzw hatte einfach E1/E2 = x und dann stupide formeln zusammengeschmissen, um es nur einmal eintippen zu müssen..

zumindest meinte dr schmiel glaube ich, es müsste gehn, aber er ist sich grad nicht sicher, ich glaube er hat das skript nur übernommen

[skeptiker]

Hallo zusammen,

ich bin gerade noch mal über 3.1 gestolpert und mir ist aufgefallen, dass ich zwar sagen kann was das Tröpfchenmodell aussagt, aber nicht wie darauf eine Kernspaltung abläuft. Kann mir da jemand vielleicht noch ein paar Tipps geben?

[Blackstar]

zur 3.1

Nicht jedes Neutron/Proton, was an einem Isotop vorbeifliegt/sich in der Nähe befindet, löst auch eine Spaltung aus. Warum ist das so?

Der Kern muss auch an der richtigen Stelle "getroffen" werden. Für die Kernspaltung bevorzugte Kerne sind schwere Isotope. Also Kerne mit hohem Neutronenüberschuss.

Nach dem Tröpfchenmodell wird der Kern durch den Überschuss einer Spezies (Parität) und die unsymmetrische Verteilung instabiler. Genauer gesagt geht mehr von der im Kern befindlichen Volumenenergie darauf diese Instabilitäten auszugleichen.

Wird das Neutron z.B.  genau dort absorbiert, wo bereits eine hohe Ungleichverteilung an Neutronen vorliegt(siehe Script - Abbildung Symmetrie), ist die Wahrscheinlichkeit größer das es dem Kern nun endgültig zu viel wird. Der Kern spaltet sich auf.

Bei einem Proton kommt noch die gegenseitige Abstoßung hinzu.

[asdf.]

Guten Morgen. Mir ist gerade aufgefallen (besser spät als nie), dass ich zu Brennstoffzellen nur fünf-sechs Folien oder so habe und zu Flywheels gar nichts - die Vorlesungen dazu musste ich praktikumsbedingt ausfallen lassen. Gibts dazu irgendein extra Skript von Hrn Hörenz, das ich verpasst habe?

Ansonsten komm ich mit folgenden Fragen nicht so ganz klar:

4.4 - intrinsische Schicht ist für amorphes Si notwendig, aber warum?

4.6 - Dient das Kapton nur dem Thermalschutz oder gabs da noch was?

5.5 - Die fünf Arten krieg ich zusammen, Wirkungsgrade und Brennstoffe gibts auch im Skript, aber Ionentransport?

5.6 - Redoxreaktionen?

5.7 - Ohmsche Verluste, Konzentrationspolarisation, Aktivierungspolarisation (39) oder ohmscher Widerstand, Durchtrittsüberspannung, Diffusionsüberspannung (40)?

5.8 - Anforderungen, Einsatzgrenzen für Brennstoffzellen im RFZ? Speicherung/Zuführung der Reaktionsmittel würde ich sagen und dann Temperaturbegrenzungen, aber wurde dazu irgendwas genaueres gesagt?

6.4 - Wie wird die Momentenübertragung auf den Satelliten bei Beschleunigung des Flywheels verhindert?

6.5 - massenspezifische Festigkeit -> CFK (wenns nicht ausgasen würde)?

6.7 - Kugel/Nadel (Schmierung gast aus), Flüssigkeitsgelagert (gast auch aus), magnetgelagert (stört evtl Instrumente?) ?


Zur 3.1 hätt ich einfach geschrieben, dass der Kern durch das absorbierte Neutron zum Schwingen angeregt wird und wenn die Energie gross genug ist, einfach auseinandergerissen wird - wie ein Fluidtropfen, den man solange auseinanderzieht, bis die Oberflächenspannung nicht mehr ausreicht, um ihn zusammenzuhalten.

[Blackstar]

4.4 --> google; uni giessen: Dünnschichtsolarzellen bestehen aus amorphem Silizium

Zellen aus amorphem Silizium werden aus sogenannten pin-Strukturen aufgebaut. Durch die undotierte Schicht im pn-Übergang wird das Volumen in dem das elektrische Feld vorliegt erheblich vergrößert. Warum wird für amorphes Silizium diese Struktur bevorzugt? Wie sieht der Verlauf des E-Feldes in der pin-Struktur aus?

Da in amorphen Halbleitermaterialen die die Valenz- und Leitungsbandstruktur immer wieder unterbrochen und verschwommen ist, können im amorphen Silizium Photonen auch direkt absorbiert werden. Um ein Absinken der Diffusionslängen bei hohen Dotierungen zu verhindern, platziert man die intrinsische Schicht zwischen die p- und die n- Schicht. Durch die intrinsische Schicht wird außerdem der Bereich des Feldes vergrößert, was zu einer hohen Trennungswahrscheinlichkeit der Elektron-Loch-Paare in der Raumladungszone führt.

4.6 Kapton-Klebebänder haben eine gute Haftkraft auf unterschiedlichsten Untergründen und sind ultrahoch temperaturbeständig

5.5 Tja, da muss man wohl jede einzelne Zelle googeln. Elektrolyt ist ja zum Glück mit angegeben in der Übersicht im Skript

5.6 Ja, so ist es.

5.7 Dazu gibts 2 Folien im Kapitel 6 ( elektrochemische Verluste + weitere Verluste)

el-chem:
– Ladungsdurchtritt
– Ionenleitung bzw. -diffusion
– Ohm‘sche Verluste

Weitere Verluste ergeben sich durch die Nichtnutzung der Wärme, die begrenzte Gasausnutzung, und dem Pumpenwirkungsgrad ηmech

5.8 Hohe Arbeitstemperatur(-->TCS), Druckbehälter für Gase(-->Sicherheit), Speicherkapazität der besagten Tanks(-->Langzeitmissonen -->massenspez. Energiedichte)

6.4 Die Verwendung eines Systems aus zwei gegenderehenden Drallrädern --> übertragener Drehimpuls ist null.

6.5 Da gibts im Kapitel 6 am Anfang eine gelb unterlegte Tabelle --> Dichte, Querkontraktionszahl, Festigkeit in radialer und tangentialer Richtung -->T800/Epoxy, Titan, Stahl, Alu

6.7 Folie Kapitel 6 zum kombiniertem CEACS:

Mögliche Lagerprinzipien:

reine mechanische Lager sind nicht einsetzbar (Reibungsverluste, Unwuchten führen zu Schwingungen)

→ magnetische Lagerungs – Prinzipien:

1. Supraleitende Magnetlager → permanente Kühlung
2. Diamagnetische Lager → zu geringe Steifigkeit
3. Elektrodynamische Lager → keine statische Festigkeit, hohe Verluste
4. Permanentmagneten → instabil

[asdf.]

Danke. Hab grade gemerkt, warum ich nichts zu Kapitel 6 habe - hatte es runtergeladen, aber nicht mit ausgedruckt. Und ich wunder mich... :glare:

[Viech]

ich hoffe es ist noch nich zu spät und es liest das noch jemand
kann mir jemand die ergebnisse zu 2.26 und 2.27 posten??
bin mir nich sicher ob meine Leistung eher so oder so sein sollte

Danke

[asdf.]

ich hoffe es ist noch nich zu spät und es liest das noch jemand
kann mir jemand die ergebnisse zu 2.26 und 2.27 posten??
bin mir nich sicher ob meine Leistung eher so oder so sein sollte

Danke

Ich hab bei 2.26 [latex]$P=1,42W$[/latex] bei [latex]$\eta=0,109$[/latex].

Für 2.27:
a) [latex]$A=0,98m²$[/latex]
b) [latex]$x_{graphit}=4,36cm$[/latex]
c) [latex]\alpha_0=23,4 \frac{W}{kg}[/latex]

[Sebastian_H]

Hi!

Jetzt muss ich mal diesen alten Thread ausgraben, in der Hoffnung, dass mir jemand helfen kann:

Ich bin leider nicht im Besitz der Tafelbilder (Fernstudent) und habe Probleme bei der Aufgabe 3.25 und 4.17. Vielleicht hat jemand von euch dazu einen Lösungsweg.

Danke!