NNP
Non Neutral Plasma
Physics Group
Höhere Experimentalphysik 1
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Teil 5
NNP
Non Neutral Plasma
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Vom Solenoid zum Toroid
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Plasmaeinschluß durch Toroide
Fusionsleistung > Summe aller Verluste
Hohe Teilchendichte n
Lange Einschlusszeit t
Hohe Temperatur T
Neutronen verlassen Fusionszone
mit 80% der Fusionsenergie
 Stromerzeugung
Alphateilchen mit E=3.52 MeV sollen
ihre Energie vollständig im Plasma abgeben
 Heizen des Plasmas
zwei Möglichkeiten:
Magneteinschluss
kleines n großes t
Alpha-Heizleistung > Verlustleistung des Plasmas
Trägheitseinschluss
kleines t großes n
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Magneteinschluß - Tokamak
тороидальная камера в
магнитных катушках
Andrei D. Sacharow
Igor J. Tamm
(1921 - 1989)
(1895 - 1971)
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International Thermonuclear Experimental Reactor
Zentrale Solenoid
Nb3Sn, 6 Modulen
Blanket
Poloidale Spulen
Nb-Ti
Divertor
Toroidale Spule
Nb3Sn
Kryopumpen,8
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Magneteinschluß - Stellerator
Lyman Spitzer, Jr.
(1914 - 1997)
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Stellarator Wendelstein 7-X
großer Plasmaradius
5.5 m
kleiner Plasmaradius
0.53 m
Entladungsdauer
30 min
Plasmaheizung
14 MW
Magnetfeld
3.45 T
Plasmamasse
5-30 mg
Plasmatemperatur
6-13 keV
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Induktion
Michael Faraday
1791 - 1867
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𝑟𝑜𝑡𝐸 ′ = −𝐵
𝐸 ′ 𝑑𝑟 = −𝐵 ∙ 𝐴 ∙ 𝑁𝑃
−𝜙 =
𝑡1
𝐸 ′ 𝑑𝑟
𝑈𝑖𝑛𝑑 = −𝜙 = −𝐵 ∙ 𝐴 ∙ 𝑁𝑃
𝑈𝑖𝑛𝑑 𝑑𝑡 = 𝐵 ∙ 𝐴 ∙ 𝑁𝑃
𝑡0
𝑈𝑎𝑢𝑠𝑔 =
1
𝑅∙𝐶
𝑈𝑒𝑖𝑛𝑔 𝑑𝑡
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Laborsystem
Bezugssystem
𝑞𝐸 ′′ = −𝐹 = −𝑞𝑣 × 𝐵
𝑞𝐸 ′′ = −𝑞𝑣 × 𝐵
𝑈 = −𝑎 𝐸2 − 𝐸1
= −𝑎𝑣 𝐵2 − 𝐵1
𝑑𝐵
= −𝑎𝑣𝑏
𝑑𝑦
𝑑𝐵
= −𝑎𝑏𝐵
𝑑𝑦
𝑈 = −𝜙
𝑈 = −𝑎𝑏𝑣
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Wirbelfeld auf einem rotierenden Zylinder im Erdmagnetfeld
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Das gemessene Erdmagnetfeld hatte eine Stärke von: BErd = 56 G.
Im ungeschlitzten Zylinder wurde ein Magnetfeld von BInd = 0,06 G erzeugt.
Im geschlitzten Zylinder baute sich kein Magnetfeld auf, da die Wirbelströme durch die
Schlitze unterbrochen wurden.
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Transformator
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