Alex H fragte in Wissenschaft & MathematikPhysik · vor 1 Jahrzehnt

Was ist der Unterschied zwischen Tokamak und Stellarator (Fusionsreaktoren)?

Mich würde speziell die Wirkungsweise des Stellaratoren interessieren - wie wird das Plasma erhitzt?

3 Antworten

Bewertung
  • Anonym
    vor 1 Jahrzehnt
    Beste Antwort

    Tokamak und Stellarator sind zwei Anlagen zum Einschluss von Plasmen für Fusionsexperimente. In beiden Aufbauten wird das Plasma durch Magnetfelder in einem torusförmigen Raum ("Autoreifenform") eingeschlossen.

    Beim Tokamak entsteht das einschließende Magnetfeld aus der Überlagerung von

    - Magnetfelder von Spulen um den Torus

    - Magnetfeld durch einen Strom im Plasma längs des Torus.

    Beim Stellarator entsteht das einschließende Magnetfeld nur aus den Spulen, die den Torus umgeben.

    Der Vorteil beim Stellarator ist, dass Magnetfeld kann so lange aufrecht gehalten werden, wie Spulen eingeschaltet sind. Der Tokamak kann den Einschluss nur so lange halten, wie ein elektrischer Strom in das Plasma induziert werden kann, das geht nur ein paar Minuten.

    Der Nachteil des Stellarators sind die komplizierten Spulen. Die Linien des einschließenden Magnetfelds dürfen nicht "einfach nur" ringförmig um den Torus führen, sondern die Linien müssen verdrillt werden. Für diese Verdrillung der Magnetfeldlinien sind die Spulen des Stellarators keine "einfachen" Schleifen, die in einer Ebene liegen, sondern dreidimensionale gebogene Schleifen. Siehe das Schemabild von Wendelstein 7-X auf [1]. Jeder der 70 Spulen hat eine andere Form. Entsprechend teuer ist die Herstellung.

    Die beiden Aufbauten unterscheiden sich bei der Erzeugung des Magnetfelds für den Einschluss. Beim Tokamak heizt auch der induzierte Strom das Plasma, diese Heizung fehlt beim Stellarator. Alle weiteren Heizungen für das Plasma sind in beiden Anlagen gleich.

    Die Hauptheizungen für die Anlagen sind:

    - Hochfrequente elektromagnetische Strahlen, die von Außen in das Plasma gegeben werden. Das Funktionsprinzip ist verwandt mit dem Mikrowellenofen in der Küche.

    - Teilchenstrahlen mit hoher Energie. In Teilchenbeschleunigern werden Ionen beschleunigt, bekommen so Energie. Diese Ionen werden dann neutralisiert und als Strahl schneller neutraler Atome in das Plasma geschickt. (Ionen kommen durch den magnetischen Einschluss weder raus noch rein.) Dort werden die Atome ionisiert und geben ihre Energie durch Stöße an das Plasma ab.

    Ziel ist die Heizung des Plasmas durch Fusionsreaktionen innerhalb des Plasmas selbst. Die Heizungen werden dann nur zur "Zündung" des Fusionsreaktors benötigt.

    Quelle(n): [1] Max-Planck-Institut für Plasmaphysik: Wendelstein http://www.ipp.mpg.de/ippcms/de/pr/forschung/w7x/i...
  • vor 1 Jahrzehnt

    hab das hier gefunden, ist zwar auch etwas dünn aber besser wie ganix

    http://www.kostenlose-referate.de/kernenergie-30.h...

  • vor 1 Jahrzehnt

    so wie bei fast allen Fusionsreaktoren.

    Man hat ein magnetischen Einschluss in dem das Plasma gefangen ist.

    Das Plasma entsteht übrigens erst aufgrund der erhitzung, da Plasma nur bei sehr hohen Temperaturen existieren kann. Wenn die Temperatur zu weit sinkt können auch die Elektronen ihren normalen Energiezustand in den Orbitalen annehmen und aus den Plasma wird ein stink normales Gas.

    Dieses Plasma im magnetisches Einschluss wird beschleunigt und aufgrund der Beschleunigung erhitzt (Kollisionen, Sekundärionisationen usw) sich das Plasma weiter und wird so aufrecht erhalten.

    Oder einfacher gesagt man lässt die Teilchen im Einschluss möglichst schnell zappeln. Es entsteht dabei übrigens kein "Gesamtstrom" der durch die Apparatur strömt.

    Es muss eine Art "induktiv gekoppeltes Plasma" (wie man es z.b. in der Analytik am ICP-MS benutzt) sein das sich aufgrund von Teilchenkollisionen aufrecht erhält. Anders kann ich mir das nicht vorstellen ...

    Zumindest hab ich so den Artikel verstanden:

    http://de.wikipedia.org/wiki/Stellarator

Haben Sie noch Fragen? Jetzt beantworten lassen.