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Kernfusion und Fusionsanlagen > Tokamaks, Stellaratoren und weitere Konzepte

The JET magnetic fusion experiment in 1991

Tokamak JET (1991)

Wendelstein7-X Torushall-2011

Stellarator Wendelstein 7-X während der Bauphase (2011)

In den Anfangsjahren war die Fusionsforschung durch eine große Vielfalt von Anlagentypen geprägt. Im Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP) in Garching bei München wurde beispielsweise mit sogenannten Pinchen experimentiert, in denen Plasma schnell magnetisch komprimiert wurde. Das Magnetfeld, dass das Plasma einschloss, stieg zunächst stark an. "Dabei wird das Plasma zusammengedrückt und stark aufgeheizt, jedoch nur für wenige Millionstel Sekunden eingeschlossen."[1]

Heute unterscheidet man zwei Haupttypen von Fusionsreaktoren: Tokamaks, wie z. B. den JET (Joint European Torus) oder den im Bau befindlichen ITER (Frankreich), und Stellaratoren, wie z. B. den Wendelstein 7-X (Deutschland), in dem seit 2015 Experimente stattfinden.

Beide Typen besitzen weitgehend ringförmige Magnetfelder, mit denen das Plasma eingeschlossen wird.

Beim Tokamak werden zwei Magnetfelder verwendet: "erstens ein ringförmiges Feld, das durch flache äußere Spulen erzeugt wird, und zweitens das Feld eines im Plasma fließenden Stroms." Beide Felder überlagern sich und bauen magnetische Flächen auf. Bislang konnten Tokamaks nur pulsweise arbeiteten, was einen Dauerbetrieb verhindert sowie zu einer Verkürzung der Lebensdauer der Anlage und zu Instabilitäten führen kann. 2016 wurde jedoch ein Fortschritt in Hinblick auf einen Dauerbetrieb erreicht.[2][3]

Anlagen vom Typ Stellarator hingegen bauen das Magnetfeld durch äußere, komplex geformte Spulen auf, ohne dass Plasmastrom verwendet wird. Dadurch sind Stellaratoren von vornherein zu Dauerbetrieb geeignet.[2][3]

Ein weiteres Verfahren, das sich im Versuchsstadium befindet, ist die sogenannte Trägheitsfusion. Hierbei wird eine Gemisch aus Deuterium und Tritium "durch Laser- oder Teilchenstrahlen zur Zündung gebracht. Das heiße Plasma wird einzig durch seine eigene Trägheit zusammengehalten." Entsprechende Experimente werden in der NIF (National Ignition Facility, USA) durchgeführt.[4][5]

(Letzte Änderung: 29.07.2017)

Einzelnachweise

  1. IPP: Max-Planck-Institut für Plasmaphysik. 50 Jahre Forschung für die Energie der Zukunft von 2010
  2. 2,0 2,1 IPP: Fusionsanlagen abgerufen am 28. Dezember 2016
  3. 3,0 3,1 IPP: Dauerbetrieb der Tokamaks rückt näher vom 27. April 2016
  4. DPG: Trägheitseinschluss abgerufen am 25. Dezember 2016
  5. photonics.com: 1st Successful Ignition Experiment at NIF vom 25. Oktober 2010

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