Bonn 2000 – wissenschaftliches Programm

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P: Plasmaphysik

P 10: Magnetischer Einschluss II

P 10.4: Vortrag

Mittwoch, 5. April 2000, 10:00–10:15, HS V

Neutronenarme Fusionsreaktoren — •H.J. Andrä und A. Heinen — Institut f. Kernphysik, Wilhelm-Klemm-Str.9, 48149 Muenster

Für die D-D-, D−³He- und p-¹¹B-Fusions-Reaktionen wird ein neues Reaktorkonzept vorgestellt. In einer Minimum-B-Magnetstruktur mit ausgeprägt flachem Minimum bei der Resonanzfeldstärke können Projektile durch Ionen-Zyklotron-Resonanz-Heizung (IZRH) in kürzester Zeit auf sehr stabile Bahnen bis 1000 keV befördert werden. Auch bei Berücksichtigung von Stößen bleiben diese sehr stabil und akkumulieren sich zu etwa hundertfacher Dichte der Umgebungsdichte ! Gleichzeitig werden die Elektronen durch eine neuartige Frequenzkamm-Elektronen-ZRH auf vergleichbare Dichteverteilungen und hohe Energien mit flachem Energiespektrum gebracht, das bei 200 keV abbricht. Dadurch werden die Ionen- und Elektronenpopulationen stark entkoppelt, so daß Teilchenverluste kontrollierbar werden. Unter diesen Bedingungen lassen sich vergleichbare Fusionsleistungsdichten erreichen wie mit der thermalisierten D-T-Reaktion bei 20 keV. Bis zu lokalen Dichten von 10¹⁴cm⁻³ der Fusionsreaktionspartner kann man so kleine Fusionsreaktoren mit einigen 10 kW Leistung bauen. Probleme bereitet allerdings der Diamagnetismus bei Dichten von 10¹⁵cm⁻³ für kleine MW-Reaktoren. Die Nettoleistungsbilanz der drei Reaktionen wird mit der D-T-Reaktion mit jeweils optimierten Bedingungen verglichen werden.