Environmental Engineering Reference
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Abb. 5.16
Schematischer
Schnitt durch ein Pellet. Die
Energiepulse verdampfen die
äußere Schale, dabei wird der
Brennstoff nach innen be-
schleunigt und komprimiert
Energiepulse
Verdampf.
Brennstoff
schale
Energiepulse
in ihm vorhandene Energie muss vollständig von der Verdampfungsschale des Pellets ab-
sorbiert werden. Da die Beschleunigung der Paare nach innen gerichtet ist, wird auch eine
Verdichtung des Deuterium-Tritium-Gemischs von
n
/
V
= ⋅
m
−
auf
n
/
V
>
erreicht, und damit ist das Lawson-Kriterium erfüllt.
Die Energie, die der Verdampfungspulsfüreine Zeit von⋅
−
s besitzen muss, beträgt
ca. 6,4 kWh ≈25MJ. Er muss räumlich so begrenzt sein, dass er das Pellet von weniger als
10 mm Durchmesser vollständig trit und in der äußeren Schale aus Blei und einer Blei-
Lithium-Legierung vollständig absorbiert wird. Ein Fusionszyklus sieht dann folgender-
maßen aus:
(1)
Ein Energiepuls mit ca. 25 MJ und zeitlicher Dauer ⋅
−
s trit das Pellet mit Radius
r
< mm. Dadurch wird die äußere Schale des Pellets vonca. 2 mm Dicke extrem stark
aufgeheizt und verdampt instantan.
(2)
Durch die Verdampfung wird der Brennstoff, ein flüssiges Deuterium-Tritium-Ge-
misch, nach innen beschleunigt. Dabei erhöht sich die Dichte auf Werte von
n
/
V
>
m
−
und die Deuterium-Tritium-Paare erreichen eine Energie
W
kin
> ,MeV.
(3)
Das Deuterium-Tritium-Gemisch zündet, die bei der Fusion entstehenden
α
-Teilchen
heizen das expandierende Plasma weiter auf, bis der gesamte Brennstoff fusioniert hat.
Dieser Fusions-Zyklus entspricht der Explosion einer
Mini-Wasserstoffbombe
. Falls
er so ideal funktionieren würde, besäße der Zyklus einen Gütefaktor
G
≈ . Einer techni-
schen Realisierung stellen sich aber enorme Probleme in den Weg.
•
Wie erzeugt man die Energiepulse von 25 MJ über eine Zeitspanne von 0,3ns?
Dafür gibt es zwei Vorschläge,
(a)
die Lichtpulse eines Hochleistungslasers,
(b)
die Teilchenimpulse eines Schwerionenbeschleunigers.
Die Schwierigkeit besteht darin, dass beide Energiequellen eine Leistung von mehr als
Wbesitzenmüssen.
