Kernfusion - so funktionierts
Ich hatte im alten Forum ja mal einen Thread dazu angefangen. Dann lag der lange rum. Und heut stöber ich so die Dateien auf meinem Rechner durch und siehe da: ich hab mir da Sicherheitskopien von gemacht. Also vom Text. Das ist schön, denn nun kann ich das Gerettete hier mal wieder reinstellen, falls es jemand interessiert.
Das Ganze kam glaub ich so zu Stande, dass wir die Forumsaktivität ankurbeln wollten und man mal was schreiben sollte, falls man beruflich oder sonst was Interessantes macht. Ich arbeite nun nicht an der Fusion. Aber mein Fachbereich Niedertemperaturplasmaphysik ist ziemlich dicht dran. Und hier in Greifswald gibt ja auch einen Fusionsreaktor im Bau. Und da hab ich mir gedacht: Das Thema ist immer mal wieder aktuell, du weißt ein bisschen da drüber, also schreibste was dazu.
Hier nun erst mal die geretteten Posts von "dermaleinst". Falls ihr was nicht versteht, aber gerne würdet, fragt einfach nach.
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Wie kriegt man nun die extrem heiße Materie, die bei diesen Temperaturen als Plasma vorliegt, vernünftig eingefangen?
Vielleicht kennt ihr aus der Schule noch die Lorentz-kraft. Sie bewirkt, dass ein geladenes Teilchen sich nicht von dem magnetischen Feld lösen kann, sondern immer eine Spiralbewegung um die Magnetfeldlinie herum durchführt. Diese Spiralbewegung nennt man Gyration und das sieht so aus:
http://www.ipf.uni-stuttgart.de/lehr...a1/lorentz.gif
http://www.ipf.uni-stuttgart.de/lehr...1/lorentz2.gif
http://www.leifiphysik.de/web_ph09_g...n/gyration.gif
Die Elektronen kreisen andersrum als die Ionen wegen der Entgegengesetzten Ladung. Der Kreiselradius der negativ geladenen Elektronen müsste auch noch viel kleiner sein, weil die ne kleinere Masse haben als die Ionen, aber gleiche Ladung. Das Magnetfeld beeinflusst jedoch nur die Bewegungsrichtung Senkrecht zu den Feldlinien, nicht parallel zu den Linien.
Man muss also die Magnetfeldlinien irgendwie wieder in sich selber überführen, damit die Ionen und Eletronen immer schön an den Magnetfeldlinien lang sausen und ja nicht irgendwo auf eine Wand treffen. Und da bleibt dann als Form für das Magnetfeld nur der Torus (wie ein Schwimmring oder Donut) übrig.
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Weiter gehts. Wir haben also eine Drift nach außen. Unsere geladenen Teilchen, die eigentlich schön fusionieren sollen, sind in Sekundenschnelle an der Außenwand. Das wollen wir ändern. Und dazu muss man das Magnetfeld verändern. Das darf nicht einfach ganz normal um den Torus rumgehen, sondern muss modifiziert werden.
Und zwar, in dem man eine Spiralkomponente mit dazugibt. Zu sehen ist das in diesem Bildchen hier:
Anhang 10216
Erst mal kann ich ja die neuen Begriffe erklären. Die Toroidale Richtung ist einfach die Richtung, die um den Ring rumgeht. Dieses Magnetfeld hatten wir schon. Jetzt kommt eine neue Richtung dazu, die Poloidale Richtung. Sie wenn man den Querschnitt betrachtet um den Körper rum. Ist schwierig zu erklären, im Bild wird denk ich klar was gemeint ist. Diese Richtungsangaben werd ich vielleicht später noch mal ausgraben. Jedenfalls kommt jetzt eine Poloidale Magnetfeldkomponente dazu. Beide Komponenten überlagern sich und das gibt ein Spiralförmiges Magnetfeld. Man spricht auch vom Helikalen Magnetfeld. Das Wort Helikal kommt von Helix, was von der DNS, die oft als Doppelhelix bezeichnet wird, bekannt sein könnte und bedeutet einfach Spirale.
Und wie hilft die jetzt dabei, die Ionen drinne zu halten? Ganz einfach. Die fliegen ja immer an den Magnetfeldlinien lang, sind sozusagen an sie gebunden Nur dass sie halt langsam nach außen wegdriften, diese Driftbewegung ist aber langsamer als z.B. eine Rotation um den Torus rum.
Wenn jetzt die Teilchen auf der Außenseite sind, fliegen sie nach außen weg. Durch das Spiralförmige Magnetfeld werden sie aber an die Innenseite des Torus gebracht. Hier fliegen sie jetzt zwar auch wieder nach außen, aber das bringt sie wieder zurück ins Zentrum des Querschnitts.
Soweit die Theorie. Jetzt steht man aber vor dem nächsten Problem: Wie realisiert man so ein helikales Magnetfeld? Das ist nämlich nicht so einfach. Es gibt 2 Hauptherangehensweisen an dieses Problem.