Broschüre "Kernfusion" - KIT - PL FUSION

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3.1.2. Die Neutralteilchenheizung
Mit der Neutralteilchenheizung werden
schnelle Atome in das Plasma geschossen,
die im Plasma ionisiert und
eingefangen werden. Die so entstandenen
hochenergetischen Ionen übertragen
ihre Energie durch Stöße mit
den Plasmateilchen auf das Plasma.
Ein Neutralteilchenheizungssystem
besteht aus einer Ionenquelle, einer
Beschleunigungsstrecke, einem Neutralisator
und einer großen Eingangsöffnung
im Plasmagefäß. Damit sie
das Magnetfeld durchdringen können,
müssen die beschleunigten Ionen
neutralisiert werden. Die nicht neutralisierten
Ionen werden durch Ablenkmagnete
oder ein elektrostatisches
Ablenksystem entfernt.
Mit steigender Geschwindigkeit sinkt
für positiv geladene Ionen der Wirkungsgrad
für die Neutralisation
stark ab, bei 300 Kiloelektronenvolt
auf etwa 16 Prozent, so dass eine
effiziente Heizung immer schwieriger
wird. Dagegen hängt bei negativ
geladenen Ionen die Neutralisations-
rate für Energien über rund 200 Kiloelektronenvolt
kaum von der Energie
ab und beträgt etwa 60 Prozent.
Daher werden zur Erzeugung hochenergetischer
Neutralteilchenstrahlen
negative Ionenquellen eingesetzt. Die
heutige Entwicklung befasst sich daher
vornehmlich mit negativen
Ionenquellen sowie mit der Rückwandlung
der kinetischen Energie
der nicht neutralisierten Ionen in
elektrische Energie.
Ein Nachteil der Neutralteilchenheizung
besteht darin, dass durch die
zusätzlich eingeschossenen Teilchen
die Plasmadichte am Einschussort
steigt, und daher Teilchendichte und
Temperatur nicht unabhängig voneinander
sind. Zudem müssen sich die
Ionenquellen in der Nähe des Plasmagefäßes
befinden. Durch diese gerade
Verbindung zum Plasma – ohne
abdichtendes Fenster – sind die
Ionenquellen in einem Kraftwerk direkter
Neutronenstrahlung ausgesetzt,
außerdem ist keine Barriere gegen
eindringendes Tritium möglich.