Broschüre "Kernfusion" - KIT - PL FUSION
Broschüre "Kernfusion" - KIT - PL FUSION
Broschüre "Kernfusion" - KIT - PL FUSION
Sie wollen auch ein ePaper? Erhöhen Sie die Reichweite Ihrer Titel.
YUMPU macht aus Druck-PDFs automatisch weboptimierte ePaper, die Google liebt.
3.1.3. Die Hochfrequenz-Heizung<br />
Ein weiteres Verfahren, die Grenzen<br />
der Stromheizung zu überwinden, ist<br />
die Hochfrequenzheizung. Ähnlich<br />
wie beim heimischen Mikrowellenherd<br />
lässt sich nämlich auch ein Fusionsplasma<br />
durch die Einstrahlung<br />
elektromagnetischer Wellen aufheizen.<br />
Hochfrequenzheizsysteme einer<br />
Kernfusionsanlage bestehen aus leistungsfähigen<br />
Sendern, entsprechend<br />
ausgelegten Übertragungsleitungen,<br />
dielektrischen Fenstern zur Einstrahlung<br />
der Wellen in das Vakuumgefäß<br />
und geeigneten Antennensystemen<br />
zur Einkopplung der elektromagnetischen<br />
Wellen in das Plasma. Wegen<br />
der – nahezu beliebig positionierbaren<br />
– Übertragungsleitungen können<br />
Sender und Steuerelektronik entfernt<br />
vom Plasmatorus aufgebaut werden.<br />
Hierdurch kann neben einer guten<br />
Zugänglichkeit auch eine Abschirmung<br />
gegenüber der Neutronenstrahlung<br />
des Fusionsreaktors gewährleistet<br />
werden.<br />
Hochfrequenzheizmethoden nutzen<br />
resonante Wechselwirkungsmechanismen<br />
zwischen der elektromagnetischen<br />
Welle und den geladenen Plasmateilchen<br />
aus. Die Welle überträgt<br />
dabei Energie auf die Ionen bzw.<br />
Elektronen: Die Temperatur des Plasmas<br />
wird erhöht. Es gibt drei verschiedene<br />
Methoden zur hochfrequenten<br />
Plasmaheizung bzw. zum<br />
Plasmastromtrieb, die sich jeweils in<br />
der benutzten Frequenz und in der<br />
Art der Ankopplung an das Plasma<br />
unterscheiden:<br />
• Ionenzyklotronresonanz (ICRH):<br />
20 bis 100 Megahertz, Energieübertragung<br />
an die Plasmaionen,<br />
• untere Hybridfrequenzheizung<br />
(LHCD): 1 bis 8 Gigahertz,<br />
Energieübertragung an kollektive<br />
Plasmaschwingungen, und<br />
• Elektronenzyklotronresonanz<br />
(ECRH): 30 bis 170 Gigahertz,<br />
Energieübertragung an die Plasmaelektronen.<br />
Während sich bei der Elektronenzyklotronresonanz<br />
eine Energieeinkopplung<br />
in das Plasma wegen der<br />
relativ kleinen – bei wenigen Millimetern<br />
liegenden – Wellenlängen<br />
einfach gestaltet, sind bei der unteren<br />
Hybridfrequenzheizung und im Besonderen<br />
bei der Ionenzyklotronresonanz<br />
die Wellenlängen derart<br />
groß, dass sie mit den Abmessungen<br />
des Plasmas vergleichbar sind. In<br />
Folge sind nicht nur ausgedehnte<br />
Antennenkomponenten direkt am<br />
Plasmarand notwendig, die mit ihrem<br />
Design der Wellenausbreitung im Fusionsplasma<br />
Rechnung tragen müssen,<br />
sondern auch eine Anpassung<br />
des sich oftmals schnell ändernden<br />
Wellenwiderstands des Plasmas an<br />
die konstante Impedanz des Hochfrequenzsenders.<br />
21
Change language