Broschüre "Kernfusion" - KIT - PL FUSION

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7.2.2.1. Dynamischer Ergodischer Divertor (DED)
Die heutige technische Auslegung
von ITER resultiert aus einem Entwicklungsprozess,
der die Ergebnisse
von mehreren Jahrzehnten Tokamakforschung
umfasst. ITER wird der
erste Tokamak sein, der 500 Megawatt
Fusionsleistung im Pulsbetrieb
liefern kann. Die weitere Entwicklung
des Tokamak-Konzepts – insbesondere
hin zum kontinuierlich arbeitenden
Fusionskraftwerk – ist Gegenstand
der laufenden Forschungsprogramme.
Innovationspotenzial steckt vor allem
in der Entwicklung der für ein
Kraftwerk erforderlichen Fusionstechnologie.
Aber auch die Physik
des magnetischen Einschlusses ist
noch lange nicht ausgereizt, was zum
Beispiel die Verbesserung des integralen
Plasmaverhaltens anbelangt.
Will man die Abmessungen eines
Fusionsreaktors bei gleich bleibender
Leistung reduzieren, so muss der
Plasmaeinschluss – d.h. die Wärmeisolation
der 100 Millionen Grad
heißen Fusionsmaterie – weiter verbessert
werden.
Allerdings gilt die Forderung nach
einem optimalen Einschluss des heißen
Plasmakerns nicht am Plasmarand.
Hier führt ein zu guter magnetischer
Einschluss zu räumlich extrem
konzentrierten und untolerierbar hohen
Wärmeflüssen auf Wandkomponenten.
Daher wird die Verteilung der
Wärmelast auf größere Wandflächen
angestrebt, wie dies bereits bis zu
einem gewissen Grad mit dem für
ITER vorgesehenen Divertor gelingt.
Das konventionelle Divertor-Design
beruht auf geordneten magnetischen
Flussflächen – auch am Plasmarand.
Ein alternatives Konzept – der „ergodische
Divertor“ – beinhaltet die
Aufbrechung dieser intakten Feldlinienstruktur
durch Verwirbelung.
Die auch bei diesem Verfahren immer
noch lokal auftretenden hohen
Wärmeflüsse auf die Divertorplatten
können durch eine Rotation der speziellen
Magnetfeldstruktur zusätzlich
räumlich verschmiert werden. Dies
ist das Konzept des „Dynamischen
Ergodischen Divertors“ (DED). Zur
praktischen Erzeugung der Magnetfeldverwirbelung
werden geeignete
elektromagnetische Spulensysteme
benötigt, die an TEXTOR realisiert
wurden und deren Technik in Kapitel
7.2.1.1 beschrieben ist.
Das physikalische Prinzip des DED
Um magnetische Flussflächen mit
möglichst kleiner Störfeldamplitude
aufbrechen und verwirbeln zu können,
muss man das Resonanzprinzip
zur Hilfe nehmen. Dies kann erreicht
werden, indem man die Störfeldspulen
parallel zu den magnetischen
Feldlinien des ungestörten Tokamak-
Feldes anordnet. Für den bei TEX-
TOR installierten DED wurde ein
Spulensystem aus 16 einzelnen Windungen
gewählt, die auf der Innenseite
– der Hochfeldseite – des Torus