Energieumwandlung in Fusionsreaktor - Wie?

markuseffenberger · Anmeldungsdatum: 16.08.2016 Beiträge: 14

Hallo!

Momentan befasse ich mich ein wenig mit (Versuchs-)Fusionsreaktoren. Nehmen wir als Beispiel Tokamak oder ITER. Eine Fusionsreaktion auszulösen ist ja schön und gut…

Meine Frage ist: Wie wandelt man die freiwerdende Energie aus der Fusionsreaktion dann in nutzbare Energie um? Man bekommt aus der Reaktion ja zunächst Gammastrahlung. Die Innenwand der Röhre soll die Gammastrahlung ja reflektieren zur Aufrechterhaltung der Temperatur. Gleichzeitig soll die Innenwand aber Gammastrahlung absorbieren? Das ist für mich jetzt irgendwie ein Widerspruch! Hammer

Sehen die Projekte ITER und Tokamak die Umwandlung der Energie überhaupt schon vor? Oder geht es da erstmal nur um die Erzeugung der Fusionsreaktion?

Markus

Manfred nicht angemeldet · Gast

Hi,

Gamma-Strahlung entsteht durch Bremsstrahlung im Plasma und gehört zu den Verlusten.
Bei, der D/T Fusion entsteht zu 20% Alphastrahlung und zu 80% Neutronenstrahlung.

Bei ITER sollen nur die Fusionsprobleme untersucht werden.

Grüße

franz · Anmeldungsdatum: 04.04.2009 Beiträge: 11583

Bremsstrahlung / Synchrotronstrahlung hatte ich bisher mit Röntgenstrahlung in Verbindung gebracht, wobei natürlich die Abbremsung entsprechend schneller Elektronen (Plasma im Magnetfeld?) theoretisch auch zu Gammastrahlung führen kann - die ich ihrerseits eher mit Kernreaktionen X* -> X + gamma in Verbindung gebracht hätte.
grübelnd

Und: vielleicht hat die katalytischen Fusion noch Chancen, ein Thema für Myon. smile

Manfred nicht angemeldet · Gast

Hi,

Chillosaurus · Anmeldungsdatum: 07.08.2010 Beiträge: 2440

Der größte Anteil der Bremsstrahlung kommt wohl daher, dass die Elektronen auf Kreisbahnen gezwungen werden und ist eher nicht im Bereich der Gammastrahlung. Das ist dann primär Mikrowellenstrahlung (Resonanzfrequenz der gyrotierenden Elektronen).

Die Reaktionsprodukte (Heliumkerne) werden über eine Spezielle Magnetfeldarchitektur aus dem Plasma herausgefiltert. Dabei heizt sich der sogenannte Divertor stark auf. Es ist der heißeste Part am Tokamak. Wenn ich mich recht entsinne, sollte diese Energie dann auch zur Elektrizitätsgewinnung genutzt werden.
Die meiste Energie steckt jedoch in den Neutronen. Sie werden nicht durch ds Magnetfeld eingeschlossen und Kollidieren mit dem Cladding. Dieses muss heruntergekühlt werden (unter Anderem um das Magnetfeld aufrechterhalten zu können). Die Wärme soll in Zukunft in Elektrizität gewandelt werden. Es gibt dann noch den Ansatz mit den freien Neutronen neuen Brennstoff zu brüten.

Mit ITER sollte eigentlich ein Machbarkeitsnachweis für die Energiegewinnung erbracht werden. Es geht also um (minimal) mehr als Plasmakontrolle. Elektrizitätsgewinnung ist meines Wissens aber (erstmal noch) nicht vorgesehen.

Das Bild mit gegenläufigen Elektronen und Protonen hinkt etwas. (Unterschiedliche Amplituden und Rotationsgeschwindigkeiten, elastische Streuung, Streuung ist in der Regel nicht Head-On, Dichte im Plasma geringer als z.B. in Festkörpern...)

Gamma-Strahlung entsteht in den Kernreaktionen. Man kann z.B. durch Gamma-Spektrometrie Plasma-Diagnostik durchführen und so die Reaktionsrate überwachen.