Kernfusion in einem Fusionsreaktor


(TOKAMAK, Stellarator)


Um Fusion zwischen verschiedenen Kernen zu erreichen könnte man sie in einem Beschleuniger miteinander kollidieren lassen. Das ist jedoch nicht sinnvoll, da nur jede hundertste Kollision zum Verschmelzen der beiden Kerne führt.


TOKAMAK
TOKAMAK ist ein russisches Kunstwort (toroidalnaja kamera magnitnoj katuschki), etwa: Toroidale Kammer im Magnetfeld der Spule.


Feld eines TOKAMAK

Der magnetische Einschluß im TOKAMAK
Um das Plasma unter diesen Bedingungen einzuschließen benutzt man Magnetfelder. Im TOKAMAK wird das einschließende Feld durch Überlagerung von zwei Feldern, dem Toroidal- und dem Poloidalfeld, erzeugt. Der Grund dafür liegt in der Tatsache, dass das ringförmige Magnetfeld, das durch äußeren Spulen erzeugt wird, nicht homogen ist und seine magnetische Flußdichte nach innen zunimmt (B~1/r). Aus diesem Grund würde ein Teilchen sehr schnell abdriften um dann auf die Gefäßwände zu treffen.Das Poloidalfeld, das durch induzierten Strom im Plasma erzeugt wird, zwingt das Teilchen auf eine Spiralförmige Bahn (vgl. die Abbildung) entlang der Magnetfeldlinien innerhalb des Toroidalfeldes und verhindert so, dass das Teilchen viel zu schnell auf die Wand trifft. Dadurch wird eine höhere Energieeinschlusszeit erreicht, da die Energie, die das Teilchen besitzt nicht zu schnell den Reaktionraum verläßt.

Stellarator


Magnetfeld eines Stellarators

Computerzeichnung von Magnetspulen und Plasma des Stellaratorexperimentes WENDELSTEIN 7-X, das derzeit im Bau ist.
Ein Stellarator baut sein Magnetfeld vollständig durch äußere Spulen auf, d.h. ohne Plasmastrom. Dadurch werden gleich zwei Nachteile des TOKAMAK-Reaktors beseitigt- der sich aus dem Plasmastrom ergebende Pulsbetrieb- die hohe Instabilität des Plasma.


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    ©Werner von Siemens Gymnasium