Fusion: Stellarator (Wendelstein 7-X), Tokamak (ITER) & Andere

Dann ist womöglich der Stream nicht für DE global gesperrt, sondern "nur" bei dir d.h. auf deinem Firmen-Proxy.

Alf Köln zum heutigen Startschuss und dem weiteren Verlauf von Wendelstein.

http://www.scilogs.de/formbar/wendelstein-w7-x-erstes-plasma/

Der stream ist privat. Auch über den Proxy. Leider :(

@FreakySmiley es läuft kein Livestream mehr, aber unter diesem Youtubelink, wird bei mir der Stream vom 10.12.2015 Morgen's wiedergegeben. Warum "Privat" bei dir stand..weiss ich nicht d.h. kann mir gut vorstellen, dass zum Zeitpunkt wo du probiert hast, der Youtubeuser sein Video auf Privat einstellte, weil er etwas anpassen musste d.h. bei allen diese Meldung kam.. ist nur spekuliert. Ich surfe im Internet gerade eben per Avast VPN-Dienst (Archiv-Version vom 10.10.2015), eingewählt Knotenpunkt Frankfurt-Germany d.h. Youtube glaubt ich sei aus DE. Das aufgezeichnete WebcamVideo wird auch so abgespielt.

@mayday
Ja, du hast recht! Jetzt geht es. Habe es aber nicht geschafft mir alles anzusehen. Irgendwann hatte ich Angst das meine Lautsprecher zerstört werden. "quack quack quack dröhnen"
Hatte erwartet das die das länger als ein paar Millisekunden anlassen. Naja aber sehr interessant!

@FreakySmiley

FreakySmiley schrieb:Hatte erwartet das die das länger als ein paar Millisekunden anlassen

Bei aller Euphorie, ehrlich gesagt ich auch und ich finde man sollte auch da es mal kritisch betrachten dürfen.

Also man hat sich über ein millisekunde-Plasma gefreut und das war keine/kaum Fusion. Ein Plasma kann ich auch erzeugen indem ich eine Kerze anzünde. Ca. 1.3 Megawatt wurden dafür "investiert" und das Plamsa auf rund eine Million grad erhitzt.

Der Stellarator ist ein Konzept, das taugen würde für eine lang anhaltende Fusion. Eine Million Grad sind gut Faktor 100 zu niedrig für eine Fusion, die Netto-Energie abwerfen soll. Bei Iter sollen es bis 200 Millionen Grad sein. Man ist also mit dem Stellarator trotz der "stärksten Mikrowellenheizung der Welt" wie die Forscher selbst erwähnten, noch sehr weit vom Ziel eines künftigen Kraftwerkes entfernt. Ich frage mich sogar ob es mit einem Stellarator-Prinzip überhaupt möglich sein wird die erforderliche Temperatur nur durch diese Mikrowellen zu erreichen.

Bei Iter fliesst ein Strom durch das Plasma, was es zusätzlich, nebst Mikrowellen, aufheizt. Was jedoch widerum den Nachteil hat, dass ein Tokamak nicht so wie wir sie heute haben Konstruktionsbedingt keine langanhaltende Fusion erlauben und einen gepulster Betrieb nötig machen. Was genau der Vorteil des Wendelsteins ist, aber dafür die Temperatur dort nicht ausreicht..

Wendelstein 7-x ist kein Reaktor ist der zum Ziel hat, möglichst viele Atome zu fusionieren, sondern dient "nur" zur Erforschung von Plasma. Diese Forschung ist sicherlich sehr wichtig und deswegen ist Projekt Wendelstein auch sinnvoll..nur ist es eben etwas enttäuschend in Bezug auf Kernfusionsresultate, den Fusionsraten. Gestern wurde Helium verwendet, was sowieso nicht viel taugt als Fusionsbrennstoff, anfangs nächsten Jahres soll Deuterium benutzt werden.

Deuterium ist nicht radioaktiv, kontaminiert also die Anlage nicht und wird deswegen gerne benutzt. Es eignet sich sehr gut zur Erforschung von Plasma und Fusionen. Eine D-D Fusion setzt nur ein Neutron mit 2.45 MeV fei...im Gegensatz zu Deuterium-Tritium (DT), was ein Neutronen mit kinetisch hoher Energie von 14 MeV freisetzt. Iter wird DT verwenden, man will ja da auch Netto Enerie beweisen (müssen!).

mayday schrieb:Also man hat sich über ein millisekunde-Plasma gefreut und das war keine/kaum Fusion. Ein Plasma kann ich auch erzeugen indem ich eine Kerze anzünde. Ca. 1.3 Megawatt wurden dafür "investiert" und das Plamsa auf rund eine Million grad erhitzt.

Fusionen waren doch gar nicht geplant, sondern ein allererstes Plasma. Und das war ein Erfolg. Und was soll der Vergleich mit der Kerze?? Die brennt wohl kaum mit 1 Mio. Grad verdrillt in einem Magnetfeld.
Was hast du gerstern denn eigentlich erwartet?

@Celladoor
Wendelstein wird in Medien oft als "Fusionsreaktor" dargestellt, was er aber primär nicht ist, sondern eher ein Plasmareaktor. http://www.spektrum.de/news/erstes-plasma-in-wendelstein-7-x-erzeugt/1382234

Ich wollte aufzeigen, dass ein "Plasma haben" erstmal nichts ungewöhnliches ist, zumal jeder Tokamak auf der Welt der in Betrieb ist, auch ein Plasma hat. Der Vergleich mit der Kerze, um zu verdeutlichen, dass ein Plasma noch keine Fusion ist/sein muss.

Das gestern war insofern ein grosser Erfolg, weil die gebaute Anlage funktioniert hat, wie vorgesehen. Ich bin auch der Ansicht der Wendelstein ist ein sinnvolles Projekt, weil er Forschern ermöglicht Plasmaverhalten zu erforschen, was uns einen Schritt näher bringt, künftig eine Anlage zu bauen die leichte Elemente so fusioniert, wie wir es für einen Kraftwerksbetrieb brauchen.

Die Mikrowellenheizung ist doch nur der Schritt zur endgültigen Fusion. Das Plasma ist auch im Stellarator magnetisch und leitend also müsste es doch auch da möglich sein einen Strom in das Plasma zu induzieren.
Übrigens reicht auch das nicht aus. Aber es gibt ja noch andere Methoden der Plasmaheizung die alle absolut auf den Stellarator übertragbar sind.

Wikipedia: Kernfusionsreaktor#Plasmaaufheizung

Es geht aber beim Wendelstein 7X darum das Plasma länger aufrecht zu erhalten, was ja im Tokamak nicht möglich ist.

Wenn sie beweisen, dass das möglich ist, könnte im Wendelstein 8 (oder so) ein größeres Gefäß, bessere Heizungen und Brutblanketts anbringen. So könnten sie einen kraftwerktauglichen Reaktor konstruieren.

Das W7X kein Kraftwerk mit Nettooutput ist, sollte jedem klar sein. Soweit ich weiß haben sie da nichtmal Turbinen angebracht.

@mayday

mayday schrieb am 11.12.2015:Der Stellarator ist ein Konzept, das taugen würde für eine lang anhaltende Fusion. Eine Million Grad sind gut Faktor 100 zu niedrig für eine Fusion, die Netto-Energie abwerfen soll. Bei Iter sollen es bis 200 Millionen Grad sein. Man ist also mit dem Stellarator trotz der "stärksten Mikrowellenheizung der Welt" wie die Forscher selbst erwähnten, noch sehr weit vom Ziel eines künftigen Kraftwerkes entfernt. Ich frage mich sogar ob es mit einem Stellarator-Prinzip überhaupt möglich sein wird die erforderliche Temperatur nur durch diese Mikrowellen zu erreichen.

Der vorherige Post war natürlich darauf bezogen. Ich nehme an, du verwendest hier Stellarator (im Stellarator treffen deine Aussagen allgemein nicht zu) synonym mit Wendelstein 7X. Dort treffen deine Aussagen zu.

interpreter schrieb:Soweit ich weiß haben sie da nichtmal Turbinen angebracht.

Als ob das ein Problem wäre.

interpreter schrieb:Das Plasma ist auch im Stellarator magnetisch und leitend also müsste es doch auch da möglich sein einen Strom in das Plasma zu induzieren.

Ist machbar aber genau unerwünscht beim Wendelstein. Die nötige Verdrillung des Magnetfeldes macht der Wendelstein, von "aussen" durch die Geometrische Form der Spulen und damit Magnetfeldlinien. Zitiere mal aus Wikipedia, spart Schreibarbeiten.

Beim Tokamak wird diese Verdrillung des Magnetfeldes durch einen Strom erzeugt, der im toroidalen Plasma selbst fließt. Bei Stellaratoren werden die verdrillten Magnetfelder für den Einschluss vollständig von außerhalb des Plasmas angeordneten stromdurchflossenen Spulen erzeugt. Im Plasma fließt somit kein toroidaler Gesamtstrom.

Das ist der eigentliche Sinn dieses Prinzips. Fliesst aber ein Strom durch das Plasma heizt das zwar das Plasma auf, erzeugt aber auch Magnetfelder, Turbulenzen im Plasma, ein Z-Pincheffekt tritt auf d.h. all die schönen Berechnungen der Spulengeometrie sind für die Katz.

Der Stellarator hat gegenüber dem Tokamak-Konzept zwei wesentliche Vorteile: Da kein toroidaler Strom im Plasma aufrechterhalten werden muss,
-werden mit dem Plasmastrom zusammenhängende Instabilitäten vermieden, die zu einem Zusammenbruch des Plasmaeinschlusses führen können;
-könnte ein Stellarator später als Kraftwerk grundsätzlich im Dauerbetrieb arbeiten.

Beim Tokamak-Konzept ist dagegen die Frage, wie ein Strom im Plasma dauerhaft aufrechterhalten werden kann, noch Gegenstand aktueller Forschung.

..und dieses Problem des Aufrechtserhaltens des Stromes konnte meines wissens noch nicht gelöst werden (wird vielleicht auch nie) d.h. nach Fertigstellung von Iter wird ein Betrieb von nur wenigen Minuten möglich sein, mit hoffentlich Energieüberschuss von 10:1 wie berechnet..das ist leider noch die positive Prognose.

interpreter schrieb:Das W7X kein Kraftwerk mit Nettooutput ist, sollte jedem klar sein. Soweit ich weiß haben sie da nichtmal Turbinen angebracht.

Das wohl schon, aber weniger bekannt dürfte der Allgemeinheit sein, dass es da nicht oder nur wenig fusioniert. Das Lawson Kriterium wird mit einer Million Grad und dieser Dichte niemals erreicht.

interpreter schrieb:Wenn sie beweisen, dass das möglich ist, könnte im Wendelstein 8 (oder so) ein größeres Gefäß, bessere Heizungen und Brutblanketts anbringen. So könnten sie einen kraftwerktauglichen Reaktor konstruieren.

Das ist die Frage wie und ob das geht, immerhin müsste das Plasma um Faktor 100, besser 200 heisser werden.

mayday schrieb:Im Plasma fließt somit kein toroidaler Gesamtstrom.

Kein Toroidaler Strom. Durchaus möglich, dass hier das toroidal der eigentlich entscheidene Begriff ist. Dort wird keineswegs behauptet das im Stellarator-Plasma kein Strom fließen kann. Eventuell wird er nur in einer anderen Form eingespeist.
Weiterhin geht die Stromheizung auch nur bis 20 Mio Grad. Alles weitere muss durch den Einschuss von Neutralteilchen oder Kompression erreicht werden. Sowohl beim Tokamak als auch beim Stellarator.

mayday schrieb:Das wohl schon, aber weniger bekannt dürfte der Allgemeinheit sein, dass es da nicht oder nur wenig fusioniert. Das Lawson Kriterium wird mit einer Million Grad und dieser Dichte niemals erreicht.

Ja im ersten Versuch. Die endgültige Temperatur soll aber weit höher liegen. 60-130 Mio° sollen in einer späteren Ausbaustufe erreicht werden laut der Wiki-Seite von Wendelstein.
Das was die Mikrowellenheizung nicht erreichen kann, wird durch Neutralteilcheninjektion erreicht.

Natürlich wird auch dann keine Fusion angestrebt. Ein Deuterium-Tritium Gemisch wird in Wendelstein niemals eingesetzt.

Wikipedia: Wendelstein 7-X

es sind natürlich Kelvin und nicht °C. Nur um Spitzfindigkeiten vorzubeugen.

interpreter schrieb:Kein Toroidaler Strom. Durchaus möglich, dass hier das toroidal der eigentlich entscheidene Begriff ist.

Toroidal bedeutet, dass der Strom durch das ionisierte Gas fliesst, was in einem Torus ist/fliesst..und der Strom bewegt sich logischerweise auch im Torus, vom Magnetfeld eingeschlossen. Ich finde man sollte es nicht komplizierter machen wie es ist. Ich habe manchmal den Eindruck, du suchst ne Hintertür, wo nach meinem Verständnis aber keine ist..vielleicht irre ich mich, aber es nähme mich dann schon wunder, wie das denn genau gehen soll, mit einem "nicht toroidalem Strom"?

Strom der eine Plasmasäule durchfliesst, verursacht axiale Magnetfelder. "Es pincht" Der gewünschte Effekt im Zusammenhang mit Fusion ist hier dies Kompression sowie das Aufheizen von Plasma..der grosse unerwünschte Effekt aber ist, enstehenden Plasma--Instabilitäten. Plasma sitzt nicht still, ist nie völlig homogen, kann eine variable "Leitfähigkeit" aufweisen. Ein Strom im Plasma verträgt sich wohl nicht sonderlich gut mit exakt berechneten Magnetfeldlienien die von aussen erzeugt werden, um das Plasma zu kontrollieren. Es hat schon einen Grund, warum das nicht getan wird.

Theorie, passt gut zum Thema "Entwurf und Realisation eines Pinch-Experiments, Masterarbeit im Studiengang „Master of Science“
im Fach Physik an der Fakultät für Physik und Astronomie der Ruhr-Universität Bochum"
http://www.ep5.ruhr-uni-bochum.de/AG/publikationen/master_pdf/dipl_reinhart.pdf

interpreter schrieb:Ja im ersten Versuch. Die endgültige Temperatur soll aber weit höher liegen. 60-130 Mio° sollen in einer späteren Ausbaustufe erreicht werden laut der Wiki-Seite von Wendelstein. Das was die Mikrowellenheizung nicht erreichen kann, wird durch Neutralteilcheninjektion erreicht.

OK das ist interessant. Ich bin jedoch immer etwas skeptisch beim Wort "soll" und wenn etwas noch nie gemacht wurde. Hoffentlich klappt das so.

interpreter schrieb:Natürlich wird auch dann keine Fusion angestrebt. Ein Deuterium-Tritium Gemisch wird in Wendelstein niemals eingesetzt.

Genau, eine möglichst hohe Fusionsrate erreichen, scheint hier nicht im Forderung zu stehen, sondern Studieren/Experimentieren von Plasma..und das ist auch sehr wichtig! Ein DT Gemisch würde alles raioaktiv machen, das wollen die nicht..wozu auch, wenn eine Nettoenegiegewinnung nicht das Ziel ist, dann eignet sich D-D genausogut. D-D kann auch Fusionieren (wie DT), es setzt aber viel weniger Energie frei.

@mayday

mayday schrieb:Strom der eine Plasmasäule durchfliesst, verursacht axiale Magnetfelder. "Es pincht" Der gewünschte Effekt im Zusammenhang mit Fusion ist hier dies Kompression sowie das Aufheizen von Plasma..der grosse unerwünschte Effekt aber ist, enstehenden Plasma--Instabilitäten. Plasma sitzt nicht still, ist nie völlig homogen, kann eine variable "Leitfähigkeit" aufweisen. Ein Strom im Plasma verträgt sich wohl nicht sonderlich gut mit exakt berechneten Magnetfeldlienien die von aussen erzeugt werden, um das Plasma zu kontrollieren. Es hat schon einen Grund, warum das nicht getan wird.

Das ist überzeugend. Wahrscheinlich ist die Stromheizung tatsächlich nicht mit dem Stellarator vereinbar.

Aber auf ihre Temperaturen kommen sie ja, wie gesagt auch ohne die Stromheizung, in diesem Fall durch Neutralteilchen-Injektion.

OK das ist interessant. Ich bin immer etwas skeptisch beim Wort "soll" und wenn etwas noch nie gemacht wurde.

Neutralteilchen-Injektion ist schon verwendet worden. Es ist gebräuchliche Technologie also kann man davon ausgehen, dass wenn die Berechnungen stimmen wahrscheinlich auch das System irgendwann funktionieren wird. Mit der Hitze haben die jedenfalls kein Problem.

Wikipedia: Neutralteilcheninjektion

interpreter schrieb:Neutralteilchen-Injektion ist schon verwendet worden. Es ist gebräuchliche Technologie also kann man davon ausgehen, dass wenn die Berechnungen stimmen wahrscheinlich auch das System irgendwann funktionieren wird. Mit der Hitze haben die jedenfalls kein Problem.

Funktionieren wird es sicherlich, die Frage ist wie ;) Nüchtern betrachtet fehlt für Netto Energie bei diesem Konzept leider einiges..schon klar, Netto-Energie ist NICHT Wendelstein's Ziel, aber die Frage wirft sich dennoch auf für künftige Anlagen, welche auf diesem Prinzip basieren. Da müsste man sich noch einiges überlegen um den "SweetSpot" zu erreichen. Reine Zahlen: Wendelstein hat ein Magnetfeld von 3 Tesla, Iter 13.5 Tesla!..also müsste Wendelstein dies mit Hitze kompensieren d.h. noch ein paar hundert Millionen Grad oben drauf gegenüber Iter..was dann wiederum zur Folge hat dass Bremsstrahlung zunimmt (umso höher die Temperatur), was nicht gewollt ist, weil es der Plasmaerhitzung entgegenwirkt.

@mayday

Man könnte doch einfach ein größeres Gefäß bauen mit einem stärkeren Feld das das Plasma einschließt. Ich verstehe dein Problem nicht. Zukünftige Projekte müssen doch nicht das gleiche Magnetfeld haben.

@interpreter
Das wäre möglich. Ich zeige nur die Probleme auf, es hilft ja nix diese stillzuschweigen. Umso grösser du den Torus, die Ringe (Durchmesser) machst, desto weiter weg befindet sich das Plasma von der Wand, desto geringer wird das Elektromagentische Einschlussfeld mit zunehmender Distanz und umso grösser muss der Gesamtdurchmesser des Torus sein. Natürlich kann man aber dann grössere/stärkere Spulen bauen, weil mehr Platz da ist, was dies mehr als wett machen würde udn somit die Feldstärke steigen würde. Damit steigt aber auch die Grösse der Anlage, damit leider auch der Materialverbrauch und die Kosten.