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ICRH..................Ionenheizung (auch: Stromtrieb) NBI.....................Ionenheizung + Teilchenzufuhr (auch: Stromtrieb) ECRH.................Elektronenheizung.

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Präsentation zum Thema: "ICRH..................Ionenheizung (auch: Stromtrieb) NBI.....................Ionenheizung + Teilchenzufuhr (auch: Stromtrieb) ECRH.................Elektronenheizung."—  Präsentation transkript:

1 ICRH Ionenheizung (auch: Stromtrieb) NBI Ionenheizung + Teilchenzufuhr (auch: Stromtrieb) ECRH Elektronenheizung (auch: Stromtrieb) LH Elektronenheizung + Stromtrieb und (Reaktor): -Heizung Elektronen (vorwiegend) Plasmaheizung (Übersicht)

2 Neutralteilchen-Heizung (NBI: Neutral Beam Injection) Einschuss energetischer (E kin >> kT) Neutralteilchen ins Plasma e + n schnell 2e + i schnell n schnell + i therm. i schnell + n therm. 1)Ionisation durch Elektronenstoß: 2) Einfang nach Umladungsstoß:

3 Neutralteilchen-Heizung (NBI: Neutral Beam Injection)

4 Problem für Reaktor: höhere Teilchen-Energien nötig (1 MeV für ITER) Neutralisationsquerschnitt drastisch reduziert für hohe Energien Ausweg: negative H-Ionen

5 Wellenheizung Elektronen-Cyclotron-Resonanz-Heizung (ECRH) Heizmethode mit höchster Frequenz: bei 3 – 5 Tesla: - Grundfrequenz (O-Mode mit = ce ) GHz (d.h. 2-4 mm Vakuumwellenlänge) - oft 1. ECR-Harmonische eingesetzt (X-Mode mit = 2 ce ) Derart kurze Wellenlängen können quasi-optisch (d.h. über Spiegel) übertragen und in das Plasma eingekoppelt werden Plasma-Brechungsindex am Rande: N=1, d.h. Wellen können aus großer Distanz in das Plasma eingestrahlt werden

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7 Lower-Hybrid-Heizung (LH) nächstniedriger Frequenzbereich: N Resonanz: N ph ;0v; k;0 N z 1 Vakuum Medium A 2,5 – 5 GHz (6 – 12 cm Vakuumwellenlänge) An Resonanzstelle wird eingekoppelte elektromagnetische (Transversal–)Welle in eine elektrostatische Longitudinalwelle umgesetzt und über Landaudämpfung von den Elektronen absorbiert

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9 Ionen-Cyclotron-Resonanz-Heizung (ICRH) ICRH-Frequenzen (H +, D +, T +, 3 He 2+, 4 He 2+ ) im Bereich von MHz ( KW - UKW-Bereich)

10 Nicht-induktiver Stromtrieb Stromtrieb mit Neutralinjektion tangential eingeschossenen Neutralteilchen bedeutet – nach deren Ionisation – zugleich auch ein umlaufender Ionenstrom Bei Abbremsung aber zugleich Elektronenstrom getrieben, der Ionenstrom genau kompensiert (wenn Z eingeschossene Ionensorte = Z eff der Plasmaionen) Nettostrom durch Z Z eff und gefangene Elektronen:

11 Stromtrieb mit Wellen Stromtrieb durch Wellen erfolgt durch direkte Übertragung des Wellen- Impulses auf die Elektronen (beachte. Kleine Elektronenmasse) Stromtriebeffizienz: ||-Impuls ||-Energie/Lebensdauer

12 Zwei Grenzfälle: v || << v the :Stoßfrequenz durch v the bestimmt v || >> v the :Stoßfrequenz durch v || bestimmt Viele Elektronen tragen Wenige Elektronen tragen den Strom (mit v || ) denselben Strom

13 langsame Elektronen schnelle Elektronen

14 Gesamt-Stromtrieb pro Heizleistung [n e in m -3, A, Watt, m] LHCD 0,35...0,4 ICCD 0,1 T e /10keV ECCD <0,1 T e /10keV AWCD 1 (T e /10keV) 3/2 (<0,1) NICD 0,2 Te/10keV )) Mit Berücksichtigung der gefangenen Teilchen!


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