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Magnetischer Einschluss
Druckgradient kann bilanziert werden durch Lorentz-Kraft (Ströme senkrecht zum Magnetfeld) Druck entlang von MF-Linien ist konstant Strom entlang von MF-Linien ist konstant
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-Pinch “diamagnetischer” Strom reduziert von außen angelegtes Magnetfeld
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Kaum Änderung des von außen angelegten Feldes “niedrig-ß”-Fall
Starke Änderung des von außen angelegten Feldes “hoch-ß”-Fall (ß=1 falls B=0) p(r) B(r) p(r) B(r) r
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Diamagnetische Ströme
B Elektronen-Nettobewegung nach unten T e = const n r j dia B Elektronen-Nettobewegung nach unten n e = const T r j dia Gyro-Radius ~ T1/2 Druckgradient erzeugt Ströme senkrecht zum MF
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+ B Hoch-ß-Plasma erzeugt MF-Gradienten p(r) j Spulenstrom n T ...
es gilt: ( wie zuvor) j Ñ n T + Spulenstrom
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+ + B - Hoch-ß-Plasma erzeugt MF-Gradienten j j j B Ñ B-Drift
... es gilt: ( wie zuvor) j Ñ n T + j Drift neu: j Ñ B + neu: Spulenstrom
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Magnetischer Einschluß im -Pinch
Auch Ionenbeitrag zum diamagnetischen Strom: Druckgradient bilanziert durch Magnetfeld-druck Feldlinien-spannung
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Magnetischer Einschluß im -Pinch
Im -Pinch keine Feldlinienspannung (MF konstant entlang MF-Linien): Plasmadruck + MF-Druck = const:
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Magnetischer Einschluß im -Pinch
Im -Pinch keine Feldlinienspannung (MF konstant entlang MF-Linien: Plasmadruck + MF-Druck = const: Normierter Plasmadruck:
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Der Z-Pinch r z B Q I
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Z-Pinch-Gleichgewicht
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Z-Pinch-Gleichgewicht
Einschlussbedingung für den Z-Pinch: Bennet-Bedingung:
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Der Screw-Pinch Schlechte Stabilitätseigenschaften von - und Z-Pinch
Strom und B-Feld in z- und - Richtung Feldliniensteigung:
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Screw-Pinch i. allg. diamagnetisch
Bz wird abgeschwächt und trägt zum Einschluss bei x Bz j jz x B -p Bz jz j B Einschluss besser als im Z-Pinch, Druck und Strom können unabhängig gewählt werden
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Screw-Pinch mit hohem und niedrigem ß
“hoch-ß”-Fall p(r) Beitrag B z -Feld Bz(r) Bp(r) “niedrig-ß”-Fall p(r) Beitrag B z -Feld Bp(r) Bz(r) nur durch Strom erzeugter Anteil an Bz trägt zum Einschluss bei (homogenes MF beeinflusst nur Stabilität)
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Normalerweise ist Plasma diamagnetisch, aber bei sehr hohem Plasmastrom kann es auch paramagnetisch sein p(r) Bz(r) Bp(r) x Bz j jz x B -p Einschluss schlechter als im Z-Pinch
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Reversed Field Pinch p(r) “Reversed-Field-Pinch“ - Startphase - Bz(r)
“Reversed-Field-Pinch“ - Startphase - Bz(r) Bp(r) p(r) “Reversed-Field-Pinch“ - Endzustand - B z (r) mit Feldumkehr ! Bp(r)
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Gleichgewichte mit Bz und Bp-Feld
-Pinch: Z-Pinch: Bz und Bp-Feld:
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Z-Pinch-Fusionsexperimente
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Z-Pinch-Fusionsexperimente
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-Pinch-Fusionsexperimente
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-Pinch-Fusionsexperimente
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Zusammenfassung -Pinch Z-Pinch
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Zusammenfassung Z- und -Pinch sind instabil:
Screw-pinch hat bessere Stabilitätseigenschaften
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