Neutralteilchen-Injektions-Heizung (NBI)

Die Neutralteilchen-Injektions-Heizung nutzt in Teilchenbeschleunigern auf hohe Energien gebrachte Wasserstoffteilchen, um das Plasma aufzuheizen.


In Neutralteilchen-Injektoren werden zunächst Wasserstoffionen auf hohe Energien beschleunigt. Da die geladenen Ionen nicht in das Magnetfeld des Experiments eindringen können, müssen sie in einem nachgeschalteten Neutralisator durch Anlagerung von Elektronen wieder in den neutralen Zustand versetzt werden. Im Plasma verlieren diese schnellen neutralen Wasserstoffatome durch Stöße mit den Ionen ihr Elektron wieder und sind damit vom Magnetfeld als schnelle Ionen eingeschlossen. Durch weitere Stöße geben sie ihre Energie an die Plasmateilchen ab und tragen so zur Plasmaheizung bei. Gleichzeitig werden aber auch Wasserstoffionen im Inneren des Plasmas nachgefüllt.

Für Wendelstein 7-X sind im Endausbau zwei Neutralteilchen-Injektoren mit jeweils vier Ionenquellen geplant. Ihre Technologie basiert auf dem an ASDEX Upgrade erfolgreich eingesetzten NBI-System. Da sich einige Komponenten während des Betriebs aufheizen, können diese Injektoren noch nicht im Dauerbetrieb verwendet werden, sondern tragen in jeweils maximal 10 s dauernden Pulsen etwa alle 5 min zu den Experimenten bei. Eine Entwicklung hin zum Dauerbetrieb ist vorgesehen.

Die Gesamtheizleistung wird bei der Verwendung von Wasserstoffionen 7 MW betragen (Teilchenenergie 55 keV). Mit Deuterium –  schwerem Wasserstoff – erreicht man mit 60 keV etwas höhere Teilchenenergien und eine Gesamtleistung von 10 MW.

Für die zweite Experimentphase (OP1.2) werden derzeit zwei Injektoren mit je zwei Quellen vorbereitet.

 
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