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Trägheitseinschluß (Inertialfusion) n und T liegen fest, aber Druck p=nT frei wählbar Inertialfusion: schnelles Aufheizen (Laser, Schwerionenstrahl) Einschluß

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Präsentation zum Thema: "Trägheitseinschluß (Inertialfusion) n und T liegen fest, aber Druck p=nT frei wählbar Inertialfusion: schnelles Aufheizen (Laser, Schwerionenstrahl) Einschluß"—  Präsentation transkript:

1 Trägheitseinschluß (Inertialfusion) n und T liegen fest, aber Druck p=nT frei wählbar Inertialfusion: schnelles Aufheizen (Laser, Schwerionenstrahl) Einschluß durch Trägheit (Ionenschallzeitskala bei 10keV ca … 10 6 m/s) miniaturisierte Explosion n groß (10 31 m -3 ), klein ( s) Druck vergleichbar mit dem Sonneninneren(!)

2 Abschätzungen zu erforderlichen Parametern Annahme: Repetitionsfrequenz: ~1 Hz bei thermischer Leistung von 1GW 1 GJ pro Pellet Für 1GJ Energie: Fusion von 6x10 20 Teilchen erforderlich (pro D-T-Paar: 17 MeV) = 2.4 mg D-T-Gemisch = Pellet mit Radius von 1.4 mm ( DT,fl =200 kg/m 3 ) Forderung für Zündung: Einschlusszeit > Brenndauer Einschlusszeit: (T e =T i ) Brenndauer (Zeit, in der Hälfte des Brennstoffs verbrannt wird):

3 Die Zündbedingung für die Trägheitsfusion Forderung für Zündung: Einschlusszeit > Brenndauer =mn Für T = 10 keV, m=2.5m p, = m 3 /s folgt: R 30 kg/m 2 Für Pellet von 1mm Radius mit flüssigem D-T-Gemisch: R = 0.2 kg/m 2 Pellet komprimieren auf Radius von ca. 1μm (bei gleicher Masse von 1 mg) in ca s, Massendichte steigt um Faktor 1000

4 Kompressionsmethoden: direct drive indirect drive Ablator verdampft, Rückstoß komprimiert Hohlkugel aus D-T-Eis sehr homogene Laser-Bestrahlung erforderlich! Hohlraumstrahlung mit T von einigen 100eV gleichmäßige Bestrahlung im weichen Röntgenbereich

5 Hot-Spot-Konzept Um Kompressionsenergie zu sparen: zunächst nur Zentrum auf 10keV heizen, nach Zündung heizen -Teilchen den Rest des Pellets

6 Sehr homogene Bestrahlung des Pellets nötig, sonst Rayleigh-Taylor Instabilität, analog zu: Kraftgleichung:

7 kalte, dichte Flüssigkeit beschleunigt durch heißere niederdichte Flüssigkeit Rayleigh-Taylor-Instabilität

8 Pellet gestört durch Instabilitäten mittlerer Wellenzahlen

9 Trägheitsfusion

10 Fast Ignition

11 Beispiele für erreichte Parameter: Dichte des komprimierten targets: 1000 g/cm 3 (Osaka,Japan) Plasmatemperaturen : > 10 keVan vielen Labs Aber nicht gemeinsam erreicht. Bsp: NOVA-Laser nT E = m -3 keV s, Strahlungstemperatur im Hohlraum: 250 eV

12 Erwartete Energievervielfältigung bei verschiedenen Konzepten S. Nakai, K. Mima, Rep. Prog. Phys. 2004

13 Erreichte und benötigte Laserenergien S. Nakai, K. Mima, Rep. Prog. Phys. 2004


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