Benutzer:Onno/Baustelle

Geschichte

Die Kernfusion wurde noch vor der Kernspaltung durch den Physiker Ernest Rutherford im Jahre 1919 entdeckt, indem er Sauerstoff durch denn Beschuss mit Alphateilchen in Stickstoff umwandelte. Es dauerte bis zum Jahr 1928 bis George Gamow dank der neu entwickelten Quantenmechanik diesen im Widerspruch zu klassischen Theorien stehenden Prozess mit Hilfe des Tunneleffektes erklären konnte. Parallel dazu wurde die Kernfusion von Astrophysikern als mögliche Energiequelle von Sternen vorgeschlagen. Da aus spektroskopischen Beobachtungen bekannt war, dass Sterne zum Großteil aus Wasserstoff bestehen, kam hier die Verschmelzung zweier Wasserstoffkerne zu einem Heliumkern in Betracht, ein Prozess, den Rutherford im Jahre 1934 erstmal durch die Fusion der Wasserstoffisotope Deuterium und Tritium zu Helium im künstlich Labor durchführen konnte.

Die Idee, Kernfusion auch technologisch auf der Erde zur Energiegewinnung zu nutzen, wurde durch die Möglichkeit einer militärischen Nutzung überdeckt. Die Fusionsforschung fand daher in den Jahrzehnten um den Zweiten Weltkrieg im Geheimen statt. Nachdem nach den USA auch die Sowjetunion 1949 eine eigene auf Kernspaltung beruhende Atombombe entwickelt hatten, entwickelten der Phyisker Edward Teller und der Mathematiker Stanislaw Ulam in den USA ein Konzept zum Bau einer Fusionsbombe, der Wasserstoffbombe, die eine deutlich höhere Sprengkraft versprach. Dies führte am 6. November 1952 zur Zündung der ersten Wasserstoffbombe Ivy Mike im Eniwetok-Atoll. Dies war der erste Nachweis, dass große Energiemengen durch Kernfusion auch auf der Erde künstlich freigesetzt werden können.

Erste theoretische Konzepte zur kontrollierten Kernfusion wurden schon während der Entwicklungsphase der Atombombe unter anderem durch Edward Teller und Enrico Fermi entwickelt. Eine der Ideen war, ein äußerst heißes Deuterium-Tritium-Plasma durch ein Magnetfeld einzuschließen. Dieses Konzept wurde in den folgenden Jahren in zwei Varianten unabhängig voneinander in den USA und der Sowjetunion weiter entwickelt. In den USA entwickelte Lyman Spitzer den Stellerator, der ab 1951 an der Universität in Princeton erforscht wurde. Der Stellerator erwies sich bald als zu kompliziert, da die komplexe Geometrie seiner Magnetfeldspulen für die Forscher ein damals unüberwindliches Hindernis dar stellte. Erst gegen Ende des 20. Jahrhunderts konnten die Berechnungen dank leistungsfähiger Computer durchgeführt werden, wodurch der aktuelle Bau des Stellerators Wendelstein 7-X in Greifswald möglich wurde. In der Sowjetunion wurde in den 1950er Jahren eine andere Variante des magnetischen Einschlusses verfolgt, der sogenannte Tokamak, dessen Design zur Grundlage fast aller folgenden Fusionsexperimente werden sollte.

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Technische Daten

EAST

Betrieb: Seit 2006

Standort: China

Toroidales Feld, Bθ	3,5 T
Plasma Strom, IP	0,5 MA
Maximaler Radius, R0	1,7 m
Minimaler Radius, a	0,4 m
Seitenverhältnis, R/a	4,25
Elongation, κ	1,6 - 2
Triangularität, δ	0,6 - 0,8
Ion cyclotron resonance heating (ICRH)	3 MW
Lower hybrid current drive (LHCD)	4 MW
Electron cyclotron resonance heating (ECRH)	0,5 MW
Pulsdauer	1-1000 s

ASDEX-U

It began operation in 1991 and it succeeds the ASDEX experiment, which was in operation from 1980 until 1990.

The experiment has an overall radius of 5 metres, a gross weight of 800 tonnes, a maximum magnetic field strength of 3.9 teslas, a maximum plasma current of 2 megaamperes and maximum heating power of up to 27 megawatts. Plasma heating and current drive in the ASDEX-U is derived from several sources, namely 1 MW of ohmic heating, 20 MW of neutral beam injection, 6 MW via ion cyclotron resonance heating (ICRH) at frequencies between 30 and 120 megahertz, and 2 x 2 MW of electron cyclotron resonance heating (ECRH) at 140 gigahertz. It has 16 toroidal field coils and 12 poloidal field coils.

JET

Betrieb: Seit 1983

Großer Plasmaradius:	2,96 Meter
Kleiner Plasmaradius:	2,1 Meter vertikal bzw. 1,25 Meter horizontal
Pulslänge:	20 Sekunden
Plasmaheizung:	25 Megawatt
Magnetfeld:	3,45 Tesla
Gewicht (Eisenkern):	2800 Tonnen
Energieausbeute:	13 MW / 25 MW = 0,52

ITER

Betrieb: noch im Bau

Nach den bisherigen Planungen (Stand 2001) sind die technischen Eckpunkte:

Gesamtradius:	10,7 Meter
Gesamthöhe:	30 Meter
Plasmaradius:	6,2 Meter
Plasmavolumen:	837 Kubikmeter
Masse des Plasmas:	0,5 Gramm
Magnetfeld:	5,3 Tesla
Maximaler Plasmastrom:	15 Megaampere
Heizleistung und Stromtrieb:	73 Megawatt
Fusionsleistung:	500 Megawatt
Energieverstärkung:	10x
Mittlere Temperatur:	100 Millionen Grad Celsius
Brenndauer jedes Pulses:	> 400 Sekunden