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Der magnetische Einschluss

Wegen seiner hohen Temperatur kann ein Fusionsplasma nicht unmittelbar in materiellen Gefäßen eingeschlossen werden. Bei jedem Wandkontakt würde sich das dünne Gas sofort wieder abkühlen. Stattdessen nutzt man magnetische Felder, die den Brennstoff wärmeisoliert einschließen und von den Gefäßwänden fernhalten.


Geladene Teilchen – Ionen und Elektronen – werden nämlich in einem Magnetfeld auf Kreis- und Schraubenbahnen um die Feldlinien gezwungen. Die Teilchen sind auf diese Weise an die Feldlinien angebunden. In Längsrichtung der Magnetfeldlinien können sie sich dagegen unbeeinflusst bewegen. In einem geeignet geformten Magnetfeldkäfig kann ein Plasma daher eingeschlossen und von materiellen Wänden ferngehalten werden.



Geladene Teilchen im Magnetfeld Bild vergrößern
Geladene Teilchen im Magnetfeld



Besonders geeignet sind Magnetfelder, die ringförmig in sich geschlossen sind. Dies allein reicht jedoch für den Teilcheneinschluss nicht aus. Weil in einem reinen Ringfeld die Feldstärke nach außen hin absinkt, würden die Teilchen schnell an die Wand getrieben. Erst durch die Verdrillung der Feldlinien wird ein dauerhafter Einschluss des Plasmas möglich. Die im Ring umlaufenden Feldlinien spannen dabei wie Zwiebelschalen ineinander geschachtelte "magnetische Flächen" auf, in denen Dichte und Temperatur jeweils konstant sind. Das Fehlen einer radialen Feldkomponente, die die Plasmateilchen nach außen führen würde, ist Voraussetzung für den magnetischen Plasmaeinschluss.



Magnetfeldsystem eines Tokamak Bild vergrößern
Magnetfeldsystem eines Tokamak
 
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