Massive Materieinjektion in das Ultrahochvakuum thermonuklearer Fusionsanlagen

Abstract

Zusammenfassung Die Injektion großer Mengen von Material in Fusionsplasmen ist eine der technischen Herausforderungen heutiger Fusionsforschung. Die Einbringung verschiedener Stoffe hat zum Ziel, Brennstoff in das Plasma einzubringen, Instabilitäten zu kontrollieren, den Energieeinschluss des Plasmas zu verbessern, für bessere Vakuumbedingungen zu sorgen oder im Falle von Disruptionen die Folgen (hohe Wärmelasten, hohe elektromagnetische Kräfte, relativistische Elektronen) zu mindern. Um das Vakuumsystem der Fusionsanlage nicht unnötig zu belasten, werden für die Injektion Pellets oder konzentrierte Gaspulse eingesetzt. Pellets sind Festkörper mit Volumina von wenigen mm3 die entweder aus Material bei Raumtemperatur bestehen oder aus kryogenen Gasen. Die Pellets werden mit Zentrifugen oder Gaskanonen auf bis zu 1500 m/s beschleunigt und mit Frequenzen von bis zu 140 Pellets/s in das Plasma geschossen. Die Gaspulse werden mittels Hochgeschwindigkeitsventilen erzeugt, die sich wenige Zentimeter vom Plasmarand entfernt befinden.