Kernfusion und Fusionsanlagen > Models A/B/C (USA)

Typ: Stellaratoren • Betreiber: Universität Princeton •
Erstes Konzept: 1951 • Inbetriebnahme: 1953 (A)/1953 (B)/1962(C)


Frühe Stellaratorforschung

Model A, B und C waren eine Serie früher Kernfusionsforschungsanlagen vom Typ Stellarator, die in Princeton im US-Bundesstaat New Jersey betrieben wurden.[1]

Die Erfindung des Stellarators und die frühe Stellaratorforschung sind auf Lyman Spitzer Jr. zurückzuführen, einem Pionier im Bereich der Astro- und Plasmaphysik. Nachdem Spitzer Anfang 1951 als Leiter der Astronomieabteilung an der Universität Princeton zusammen mit dem Physiker John Wheeler theoretische Überlegungen zu thermonuklearen Prozessen angestellt hatte, präsentierte er der Atomenergiekommission in Washington am 11. Mai 1951 ein erstes Konzept für eine magnetische Fusionsanlage vom Typ Stellarator. Das Vorhaben wurde Teil des Projekts "Matterhorn", in dem auch die Wasserstoffbombe erforscht wurde. In folgenden Stellarator-Studien führte Spitzer das Konzept weiter aus und wies zugleich auf Diffusions- und Instabilitätsprobleme beim Plasmaeinschluss hin.[1][2]

Model A

Anfang 1953 ging Model A in Betrieb, das einge der Stellaratorkonzepte demonstrieren und verschiedene Plasmaeinschlüsse vergleichbar machen sollte. Die Vakuumkammer wurde aus einem Pyrex-Glasrohr von 5 cm Durchmesser hergestellt, das eine Figur-8-Form von etwa 350 cm Länge besaß. Das Plasma wurde mit einem hochfrequenten elektrischen Feld erzeugt.[1][2]

Models B

Model B und B-1 wurden von 1953 bis 1959 für Experimente verwendet. Die Vakuumröhren hatten einen Durchmesser von 5 cm und eine Länge von ca. 450 cm. Das gepulste Magnetfeld sollte 50.000 Gauß erreichen, aber die Magnetspulen waren nicht ausreichend verstrebt, um eine gute magnetische Apertur zu gewährleisten. Das Plasma konnte nur für kurze Zeit eingeschlossen werden. Mit dem Nachfolgemodell B-2 konnten 2.300 Gauss und höhere Ionen- und Elektronentemperaturen erreicht werden. Model B-3 wurde 1958 in Betrieb genommen und für eine Serie von Experimenten für Plasmaeinschlüsse eingesetzt. Der B-3 besaß spiralförmige Wicklungen zur magnethydrodynamischen Stabilisierung, es konnten aber keine Erhöhung oder Verlängerung der Plasmaeinschlüsse erreicht werden. Er wurde in den 1960er Jahren intensiv für die Plasmatransportforschung verwendet.[1][2]

Beim ab 1955 betriebenen Modell B-64 wurde zum ersten Mal ein Divertor eingesetzt. Der B-64 arbeitete mit gepulsten Magnetfeldstärken bis zu 18 Kilogauss und war de facto eine Anlage vom Typ Tokamak. Das Nachfolgemodell B-65 war ab 1957 in Betrieb. Die Verwendung eines Ringfeld-Divertors führte zu einer Optimierung der Plasmareinheit und höheren Temperaturen.[1][2]

Model C

Model C schließlich ging im März 1962 nach einer viereinhalbjährigen Planungs- und Bauzeit in Betrieb. Als größter der frühen Stellaratoren ermöglichte er intensive Studien zum Plasmatransport. 1969 wurde er zu einem Tokamak umgebaut.[2]

Im Princeton Plasma Physics Laboratory wurden später weitere Testanlagen betrieben, wie z. B. der Tokamak Fusion Test Reactor (TFTR) und das National Spherical Torus Experiment (NSTE).

(Letzte Änderung: 25.02.2021)

Einzelnachweise

  1. 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 jspf.or.jp: Highlights in Early Stellarator Research at Princeton vom 22. Oktober 1997
  2. 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 pppl.gov: PPPL/Timeline abgerufen am 25. Februar 2021
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