Tokamak
Mit Tokamak wird ein Typ von Fusionsreaktor bezeichnet. Das Wort ist eine Transliteration des russischen Wortes токамак welches selbst eine Abkürzung für "тороидальная камера в магнитных катушках" ("toroidalnaja kamera w magnitnych katuschkach") ist. Das bedeutet wörtlich übersetzt toroidale Kammer in Magnetspulen, wobei der erste Teil des Wortes "Tok" parallel dazu Strom bedeutet - ein entscheidendes Charakteristikum eines Tokamaks, das seine Funktionsweise beschreibt.
In solch einem Fusionsreaktor, wird ein heißes Plasma aus Wasserstoff oder seiner Isotope bei etwa 400 Millionen Grad durch ein Magnetfeld in toroidaler Form gehalten, ohne dass das Plasma die Reaktorwände berührt. Das verhindert Abkühlung und Verunreinigung des Plasmas sowie Materialschäden an den Wänden. Im Fusionsreaktor tritt ab einer bestimmten Temperatur und Teilchendichte eine kontrollierte Kernfusion auf. Um die zum Einschluss nötige Verdrillung der Magnetfeldlinien zu erreichen, wird im Plasma durch einen grossen Transformator ein Plasmastrom induziert. Dieser stellt gleichzeitig eine ohmsche Heizung für das Plasma dar. Weitere Heizmethoden sind der Einschuss von neutralen Teilchen (Neutralteilcheninjektion) und das Einstrahlen elektromagnetischer Strahlung auf der Resonanzfrequenz der Elektronen (ECRH) bzw. der Ionen (ICRH)
Die ersten Tokamak-Experimente wurden in der Sowjetunion durchgeführt. Das Tokamak-Prinzip wurde von den sowjetischen Physikern Andrej Sacharow und Igor Jewgenjewitsch Tamm zu Beginn der 50er Jahre erfunden.
Eine alternative Form eines Fusionsreaktors ist der Stellarator, bei dem der poloidale Anteil des einschließenden Magnetfeldes nicht durch den intrinsischen Plasmastrom, sondern durch externe gewundenen Spulen erzeugt wird. Obwohl ein Stellarator im Gegensatz zum gepulsten Betrieb eines Tokamaks beliebig lange Plasma-Entladungen erlauben würde, wird zur Zeit das Tokamak-Prinzip erfolgreicher erforscht, da die optimale Spulengeometrie eines Stellarators sehr kompliziert ist und erst in jüngerer Zeit dank leistungsfähiger Computerprogramme hinreichend genau konstruiert werden kann.
Mit Tokamaks konnte bereits vielfach eine Kernfusion erreicht werden, jedoch ist es bisher nicht gelungen, dadurch mehr Energie zu erzeugen als eingesetzt wurde.
Der zur Zeit größte Tokamak ist der Joint European Torus in Culham (nahe Oxford), Großbritannien. Am 28. Juni 2005 wurde der Bau des Demonstrationsreaktors ITER im südfranzösischen Cadarache beschlossen.
In Deutschland wird zur Zeit an zwei großen Tokamaks geforscht: ASDEX Upgrade am Max-Planck-Institut für Plasmaphysik in Garching bei München und TEXTOR am Forschungszentrum Jülich.
Weblinks
Siehe auch: ITER, Bubble-Fusion, Kalte Fusion, Z-Maschine