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Stellarator
Beispiel für ein Stellarator-Design, wie es im Wendelstein 7-X Testaufbau: Ein Spulensystem (blau) umgibt das Plasma (gelb). Eine magnetische Feldlinie auf dem Plasma wird grün angezeigt.

EIN stellarator ist eine Installation für eine kontrollierte gecontroleerd Kernfusion ermöglicht durch superhot Plasma mit starkem einsperren Magnetfelder. Das Magnetfeld im Donut-förmigen Stellarator und seine spezielle Form sorgen dafür, dass sich das Plasma weiter durchmischt, was der Nutzungsdauer zugute kommt. Der Name "Stellarator" bezieht sich auf die Verwendung der Stromquelle von a Star, in Latein "stella".[1]

Entwicklung

Das Konzept des Stellarators wurde erfunden von Lyman Spitzer und die ersten Installationen wurden in der Princeton Plasmaphysik-Labor im New Jersey, USA im Jahr 1951. Spätere experimentelle Installationen sind die Großes spiralförmiges Gerät (LHD) in Japan (Betrieb 1998) und die Wendelstein 7-X im Greifswald, Deutschland (2015).

Vergleich mit Alternativen

Ein Stellarator hat eine Reihe von Vorteilen gegenüber der üblicheren Kernfusionsanlage, dem, torus-geformt tokamak. Hier wird das zum Einschließen des Plasmas benötigte Magnetfeld teilweise durch a . erzeugt elektrischer Strom durch Lenken des Plasmas. Nachteilig daran ist, dass dieser Strom auch die treibende Kraft für eine Reihe von Instabilitäten im Plasma ist, die den Strom manchmal zum Stillstand bringen und den Einschluss erschweren. Aufgrund dieser Kupplungen sind lokal größere magnetische Kräfte erforderlich, um den Einschluss aufrechtzuerhalten, die Kräfte beschädigen auch die Installation. Darüber hinaus wird ein Großteil des Stroms mit a Transformator. Die Verwendung dieses Transformators hat eine Reihe von Nachteilen, einschließlich des großen Volumens, das der Transformator einnimmt, und der Schwierigkeit, das Plasma über einen langen Zeitraum aufrechtzuerhalten. Auch dies erschwert die wirtschaftliche Machbarkeit.[2]

Obwohl Stellaratoren einen sehr komplexen Aufbau haben, kann ein Fusionskraftwerk nach diesem Konzept kompakter gebaut werden, da das gesamte Trafojoch entfällt. Darüber hinaus ist das Plasma stabiler und Plasmen von längerer Dauer können einfacher gemacht werden. Andererseits muss dem Magnetfeld mehr Energie zugeführt werden, da aufgrund der komplexen Form ein größeres magnetisiertes Volumen benötigt wird, um eine gewisse Menge an Plasma einzuschließen. Stellaratoren verlieren relativ mehr Masse und Energie als eine Tokamak-Installation.

Beide ITER als geplanter Nachfolger DEMO basieren auf dem Tokamak-Design.

Externe Links