Direkt zum Inhalt

Ausblick

Kernfusion - Lawson-Kriterium

Damit ein Fusionsreaktor wirtschaftlich arbeiten kann, muss die durch Fusion gewonnene Energie größer sein als die für die Plasmaheizung aufzuwendende Energie.
Ohne große Rechnung kann man einsehen, dass die Fusionsenergie mit folgenden Parametern anwachsen wird:

  • Mit der Einschlusszeit τ des Plasmas (je länger die Kerne auf hoher Temperatur zusammenhalten werden, desto höher ist die Fusionswahrscheinlichkeit).
  • Mit der Teilchendichte n des Plasmas (mit wachsender Teilchenzahl pro Volumeneinheit wächst die Stoßwahrscheinlichkeit).
  • Mit der Temperatur T des Plasmas (die Temperatur des Plasmas sollte so gewählt werden, dass man in der Nähe des Maximums des Wirkungsquerschnitts liegt. Bei eine D-T-Plasma wären dies etwa 108 K).

Von Lawson stammt die folgende Abschätzung (Lawson Kriterium): \[n \cdot \tau \cdot T > 6 \cdot 10^{28} \frac{s \cdot K}{m^3}\]

Die Größe n·τ·T wird als Fusionsprodukt bezeichnet. Die folgende Abbildung zeigt, welches Fusionsprodukt die verschiedenen, bisher entwickelten Anordnungen zu verschiedenen Zeiten erreichen konnten.

Für ein D-T-Plasma von 2·108 K könnte das Lawson-Kriterium z. B. durch folgende n - τ - Kombinationen erfüllt werden:

Methode
n in m-3
τ in s
Magnetischer Einschluss
1020
3
Trägheitseinschluss
1030
3·10-10