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Magnetischer Einschluss

Druck entlang von MF-Linien ist konstant. Strom entlang von MF-Linien ist konstant. Magnetischer Einschluss. Druckgradient kann bilanziert werden durch Lorentz-Kraft (Str öme senkrecht zum Magnetfeld). -Pinch. “diamagnetischer” Strom reduziert von au ßen angelegtes Magnetfeld. B(r). p(r).

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Presentation Transcript

  1. Druck entlang von MF-Linien ist konstant Strom entlang von MF-Linien ist konstant Magnetischer Einschluss Druckgradient kann bilanziert werden durch Lorentz-Kraft (Ströme senkrecht zum Magnetfeld)

  2. -Pinch “diamagnetischer” Strom reduziert von außen angelegtes Magnetfeld

  3. B(r) p(r) p(r) B(r) r 0 0 Starke Änderung des von außen angelegten Feldes “hoch-ß”-Fall (ß=1 falls B=0) Kaum Änderung des von außen angelegten Feldes “niedrig-ß”-Fall

  4. j Gyro-Radius ~ T1/2 j dia dia n = const T = const e e B B T ´ n ´ e ´ e r r Elektronen-Nettobewegung Elektronen-Nettobewegung nach unten nach unten Diamagnetische Ströme Druckgradient erzeugt Ströme senkrecht zum MF

  5. ... es gilt: ( wie zuvor) + j j Ñ Ñ T n Hoch-ß-Plasma erzeugt MF-Gradienten B p(r) Spulenstrom

  6. Ñ B B-Drift ... es gilt: neu: ( wie zuvor) j Drift ´ ´ ´ + + j j j neu: Ñ Ñ B Ñ T n - - Hoch-ß-Plasma erzeugt MF-Gradienten B Spulenstrom

  7. Auch Ionenbeitrag zum diamagnetischen Strom: Druckgradient bilanziert durch Magnetfeld-druck Feldlinien-spannung Magnetischer Einschluß im -Pinch

  8. Plasmadruck + MF-Druck = const: Magnetischer Einschluß im -Pinch Im -Pinch keine Feldlinienspannung (MF konstant entlang MF-Linien):

  9. Magnetischer Einschluß im -Pinch Im -Pinch keine Feldlinienspannung (MF konstant entlang MF-Linien: Plasmadruck + MF-Druck = const: Normierter Plasmadruck:

  10. B Q z r I Q z Der Z-Pinch

  11. Z-Pinch-Gleichgewicht

  12. Z-Pinch-Gleichgewicht Einschlussbedingung für den Z-Pinch: Bennet-Bedingung:

  13. Der Screw-Pinch Schlechte Stabilitätseigenschaften von - und Z-Pinch Strom und B-Feld in z- und - Richtung Feldliniensteigung:

  14. und trägt zum Einschluss bei  jz  Bz -p B j x B jz j x Bz Screw-Pinch i. allg. diamagnetisch Bz wird abgeschwächt Einschluss besser als im Z-Pinch, Druck und Strom können unabhängig gewählt werden

  15. “niedrig-ß”-Fall Bz(r) “hoch-ß”-Fall Bp(r) Beitrag Beitrag p(r) B B -Feld -Feld Bp(r) 0 z z p(r) 0 Bz(r) nur durch Strom erzeugter Anteil an Bz trägt zum Einschluss bei (homogenes MF beeinflusst nur Stabilität) Screw-Pinch mit hohem und niedrigem ß

  16. Bz(r) x B jz Bp(r) p(r) -p 0 j x Bz Normalerweise ist Plasma diamagnetisch, aber bei sehr hohem Plasmastrom kann es auch paramagnetisch sein Einschluss schlechter als im Z-Pinch

  17. Bp(r) Bp(r) p(r) p(r) 0 0 Bz(r) B (r) mit z Feldumkehr ! “Reversed-Field-Pinch“ “Reversed-Field-Pinch“ - Startphase - - Endzustand - Reversed Field Pinch

  18. Gleichgewichte mit Bz und Bp-Feld -Pinch: Z-Pinch: Bz und Bp-Feld:

  19. Z-Pinch-Fusionsexperimente

  20. Z-Pinch-Fusionsexperimente

  21. -Pinch-Fusionsexperimente

  22. -Pinch-Fusionsexperimente

  23. Zusammenfassung -Pinch Z-Pinch

  24. Zusammenfassung Z- und -Pinch sind instabil: Screw-pinch hat bessere Stabilitätseigenschaften

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