Die Weltenergievorräte - Die Zukunft Unserer Energieversorgung - page 135

Abb. 5.14 Schematisches Bild
eines TOKAMAK-Fusions-
reaktors mir den toroidalen
Magnetfeldspulen zur Erzeu-
gung des Ringfelds und den
Induktionsspulen zur Erzeu-
gung des Plasmastroms

Symmetrieachse

Induktionsspule

spulen

Torus

Plasma

Magnetfeldlinien

Induktionsspule

Diese setzen zwar weniger Bindungsenergie pro Reaktion frei, aber es entstehen auch keine
Neutronen und radioaktive Kerne. Leider erfordern sie eine Temperatur von über ⋅ K,
und das ist mit heutigen Mitteln nicht realisierbar.

Der Fusionsreaktor: Magnetischer Einschluss
Bei dieser Methode geschieht der Einschluss des Plasmas mithilfe eines Magnetfelds, das
von supraleitenden Spulen erzeugt wird 6 . Die positiv geladenen Deuterium- und Tritium-
Kerne und die negativ geladenen Elektronen bewegen sich in dem Plasma auf Spiralbah-
nen um die Magnetfeldlinien. Sind diese Magnetfeldlinien kreisförmig geschlossen (soge-
nannte Toruskonfiguration), so könnten diese Teilchen das Plasma niemals verlassen, das
Plasmawäreeingeschlossen. Voraussetzungdafür ist,dassdastoroidaleMagnetfeld überall
die gleiche Stärke besitzt, das heißt im Volumen des Plasmas ortsunabhängig ist. Tatsäch-
lich ist aber das Magnetfeld eines Toroids sehr wohl ortsabhängig: Es ist in der Nähe der
Symmetrieachse stärker als weit entfernt von dieser Achse, siehe Abb. 5.14 . Damitdiese
Ortsabhängigkeit keinen Einfluss auf die Bahnen der Plasmateilchen hat, müssen die ge-
schlossenen Magnetfeldlinien so verdrillt werden, dass sie an manchen Stellen nahe der
Symmetrieachse verlaufen, an anderen dagegen weit entfernt. Für die Magnetfeldverdril-
lung existieren zwei Methoden:

• Das TOKAMAK -Prinzip.
In dem Plasma wird durch ein weiteres veränderliches Magnetfeld ein ringförmiger
Plasmastrom erzeugt, dessen Magnetfeld nun durch Überlagerung mit den Magnet-
feldlinien des Toroids diese in der gewünschten Weise verdrillen, so dass sie weiterhin
geschlossen bleiben. Dies ist in der Abb. 5.14 schematisch dargestellt. Der Effekt der
Überlagerung von zwei Magnetfeldern ist, dass die sich auf geschlossenen Spiralbahnen
bewegenden Plasmateilchen im Mittel ein ringförmiges Magnetfeld von überall gleicher
Stärke sehen: Sie und damit das Plasma werden durch dieses Überlagerungsfeld einge-
schlossen.

6 Zur Zeit müssen die Spulen noch mit flüssigem Helium gekühlt werden, um den supraleitenden
Zustand zu erreichen. Aber es besteht die Hoffnung, dass die Entwicklung der Hochtemperatur-Su-
praleiter so erfolgreich fortschreitet, dass sie in einem Fusionsreaktor eingesetzt werden können.