Diskussion:Fusion mittels magnetischen Einschlusses

Überschneidung & Quellen

Eine Reihe von Aussagen überschneiden sich mit Kernfusion; zudem ist nicht nachvollziehbar, warum dieser Artikel keine einzige Quelle nennt. Das Lemma ist wiederum rein beschreibend - niemand kommt aber auf die Idee, nach diesem zu suchen, man wird also ggf. nur über WP-interne Links darauf treffen. Warum die ergänzenden Aussagen nicht einfach in Kernfusion oder auch Fusionsreaktor einarbeiten? --Edoe 11:58, 9. Jul. 2008 (CEST)

Hallo Edoe,

der Artikel ist nicht von mir (ich habe nur ein paar mal Sachen hinzugefügt). Aber seine Existenzberechtigung hat er m.E. schon. In Kernfusion gehört sein Inhalt entschieden nicht, denn dort geht es um den Kernreaktionstyp allgemein, seine astrophysikalische Bedeutung usw., hier dagegen um technische Anwendung der einen, einzigen Reaktion d + t --> n + He4. In Kernfusionsreaktor würde der Inhalt passen, aber das ist ein ohnehin schon zu langer und unübersichtlicher Artikel. Die Lösung, den magnetischen Einschluss dort nur ganz flüchtig zu beschreiben und auf dieses hier als Hauptartikel zu verweisen, finde ich gut.

Und die Quellen: ja, verlangt werden sie oft, aber nicht überall in WP geliefert, und auch dieser Autor hat es nicht getan. Viele Kenntnisse hat man nämlich, wenn man auf einem Gebiet länger beruflich gearbeitet hat, als verfügbares Arbeitswissen im Kopf, kann aber nicht sagen, wo das jetzt in der zitierbaren Literatur gut dargestellt ist. Das ist ein allgemeines Problem vieler -- und meist gerade der sachlich kompetenten -- Autoren. --UvM 14:13, 9. Jul. 2008 (CEST)

Mittekreis

Hallo Herr Cueppers,
was ist denn der "Mittekreis"? In Torus kommt er nicht vor. Ist es der Kreis, durch dessen Rotation man sich den Torus erzeugt denken kann? --UvM (Diskussion) 21:32, 2. Mär. 2013 (CET)

Gemeint ist die Verdrillungsachse. Die kann man aber nicht so nennen, wenn man damit das Verdrillen erklären will. Ich hatte in der Auskunft (WP:AU) die Frage nach dem Namen für die "kreisförmige Achse" im Torus (Mittelpunkte aller Wurstscheiben einer Ringwurst) gestellt und von einem Mathematiker diese Auskunft erhalten. Ich bin über den Begriff auch nicht glücklich (weil in WP unbekannt und nirgends erklärt und somit auch nicht verlinkbar), habe ihn aber erst mal verwendet, bis jemand eine bessere Formulierung einbringt. Auch im Artikel Torus ist in der Hauptzeichnung zwar dort eine dünne Kreislinie dargestellt (mit dem Radius R), aber die ist leider unbenannt. Zwischenzeitlich hatte ich selber dafür "kleine Rotationsachse" gebildet und verwendet - auch nicht besonders geglückt. Vielleicht mal eine Frage für das Portal oder die Redaktion Mathe. Gruß -- Dr.cueppers - Disk. 21:55, 2. Mär. 2013 (CET)

Bitte auch mal die umformulierte Einleitung zu Stellarator lesen, in der ich - (hoffentlich) OMA-tauglich - die Gründe für die Notwendigkeit der Verdrillung eingebracht habe. Gruß -- Dr.cueppers - Disk. 22:20, 2. Mär. 2013 (CET)

Lieber Herr Cueppers und Herr UvM,

Die infinitesmal innerste Zwiebelschale ist die "magnetische Achse". Im Tokamak gibt es sie erst mit Plasma, d.h. mit Strom der ein Poloidalfeld erzeugt und sie bildet einen Kreis, weil der Tokamak rotationssymmetrisch ist. Im Stellarator gibt es eine magnetische Achse auch schon ohne Plasma und man kann sie vermessen (hier ließe sich vielleicht ein Beispielbild gut zeigen, es gibt eines von Wobig). Sie kann aber auch selber (z.B. helikal) verwunden sein: s. im Teil "Stellarator" das Bild des Heliac; in W7-X windet sich die magnetische Achse auch etwas. Vielleicht ist dann mathematisch strenggenommen der Stellarator kein Torus ? In beiden Maschinentypen: Das Plasma verschiebt durch seinen Druck die Zwiebelschalen (vor allem radial nach außen, s. unter W7-X "Grundlagen und Ziele"). Diese "Plasmaachse" kann man z.B. anhand der Temperaturverteilung bestimmen. Ich bin mir nicht sicher, ob man dann noch korrekt von einer magnetischen Achse spricht sondern von Plasmaachse (frage einen Kollegen).

Ich habe heute in diesem Teil viel verändert; eigentlich wollte ich zunächst nur die Bilder einbauen. - Ich hoffe es ist o.k. so. Meine Begründung wäre, daß viele Textteile generell Fusion erklärt hatten, aber nicht nur für den magnetischen Einschluß gelten, um den es hier geht. Es wäre eine generelle Frage, ob man bei Wikipedia solche Grundlagen jedesmal neu wiederholt oder jeweils nur auf den entsprechenden Hauptartikel verweist. Vermutlich gibt es ein praktikables Mittelmaß: Kurze Begründung in welchem Zusammenhang der beschriebene Begriff steht (hier: magnetischer Einschluß), und den Rest auf den Hauptartikel verweisen. - Das wäre meine Meinung auch zu dem von Ihnen ergänzten Einleitungsteil von "Stellarator". Die dort beschriebene Begründung für die Verdrillung gilt genauso für den Tokamak und müßte meiner Meinung nach daher in den übergeordneten "magnetischen Einschluß".

herzlichen Gruß --Matthias W Hirsch (Diskussion) 23:10, 31. Mär. 2013 (CEST)

Lawson

Hallo Matthias (ich bin so frei, hier ist ja allgemein das Du üblich),
beim Lawson-Kriterium gibt es eine begriffliche Unschärfe. Im Einleitungssatz steht die Bedeutung "Alpha-Heizleistung > Verlustleistung". Später, in der Formel und sonst allgemein beim Lawson-Zitieren, kommt dann aber die Einschlussdauer ins Spiel. Deshalb dachte ich bisher, es sei nicht Leistung, sondern Energie (=Leistung mal Zeit) gemeint, und es gehe eher um die schon vor der Zündung zum Aufheizen hineingesteckte Energie (Mikrowellen, Neutralteilchen oder was immer), die man mindestens wieder zurückbekommen muss. Demnach wäre Lawson eine weitergehende Forderung als Zündung: nämlich Zündung mit so lange andauerndem Brennen, bis die "Fremdenergie" wieder herausgekommen ist.
Möglicherweise wird der Begriff Lawson-K. tatsächlich nicht einheitlich verwendet. Aber hier in den WP-Fusionsartikeln sollten wir das in Ordnung bringen, nötigenfalls auf den uneinheitlichen Gebrauch des Begrioffs hinweisen. Ich werde bei Gelegenheit im Stacey nachlesen. Gruß UvM (Diskussion) 19:29, 1. Apr. 2013 (CEST)

Ich habe mich auch schon gefragt, wieso die Einschlusszeit eine Rolle für das "Zünden" (= Selbsterhalt des Brennens) sein soll; entweder reichen Druck und Temperatur für den Selbsterhalt oder sie reichen eben noch nicht. Dass es dann ein Weilchen dauert, bis die bis dahin aufgewendete Energie zurückgewonnen ist, ist logisch - aber eben eine Voraussetzung dafür, dass netto was übrig bleibt. Genau darauf will wohl Lawson hinaus, sonst hätte die Einschlusszeit in seiner Formel keinen Sinn. Und es ist klar, dass mit fortwährenden 2-Sekunden-Pulsen zwar Brennen mit Energieerzeugung möglich ist, was die Plasmaphysiker stolz feiern werden (= physikalisches Brennen), aber wegen ständigem Neuzündenmüssen keine Nutzenergie übrig bleibt, worauf die Ökonomen warten. Hier hat ja auch der "gepulste" Tokamak (s)einen Nachteil.

Ergo: Lawson beschreibt (soweit da drin die Einschlusszeit vorkommt) keine physikalischen Kriterien, sondern ökonomische (= "wirtschaftliches Brennen"). Gruß -- Dr.cueppers - Disk. 13:32, 15. Apr. 2013 (CEST)

Falls meine vorstehende Logik richtig ist, wäre die mit drei "gleichberechtigten" Faktoren geschriebene Lawsonformel korrekturbedüftig: Druck und Temeperatur können sich zwar gegenseitig ausgleichen, aber die Einschlusszeit kann das Produkt daraus nicht beeinflussen: Wenn das zu etwas klein ist zum zünden, verhilft auch ein Jahr Einschließen nicht zum physikalischen Brennen. Gruß -- Dr.cueppers - Disk. 14:57, 15. Apr. 2013 (CEST)

Nach Stacey (2nd edition Seite 9) ist Lawson durchaus ein physikalisches Kriterium, nämlich: "fusion heating ( = Alphaheizleistung) ≥ transport loss". -- Unser Verständnisproblem scheint die in der Lawsonformel vorkommende Größe "Energieeinschlusszeit" zu sein. Anscheinend ist das nicht die erreichte Dauer des "Pulses", sondern eine Zeitkonstante, die eben mit dem Energietransport aus dem Plasma zu tun hat. Stacey gibt leider keine klare Definition. In Diskussion:Lawson-Kriterium habe ich jetzt die Frage eingestellt. --UvM (Diskussion) 23:05, 15. Apr. 2013 (CEST)

In der Tat: laut en:Lawson criterion ist die E.-Einschlusszeit definiert als der Quotient aus dem thermischen Energieinhalt des Plasmas und der Verlustleistung. Mit der Dauer, für die man das Plasma eingeschlossen erhält, hat sie nichts zu tun. In Lawson-Kriterium habe ich das jetzt deutlicher dargestellt. Den Abschnitt "Lawson-Kriterium" in Kernfusionsreaktor habe ich mal nach früherem, falschem Verständnis geschrieben, das muss jetzt entsprechend berichtigt werden. Gruß UvM (Diskussion) 21:32, 19. Apr. 2013 (CEST)

magnetische Insel

Der Begriff benötigt vielleicht eine Erklärung: Wie hat man das zu verstehen? Oder was sonst genau passiert da drin? Ist das ein "unmagnetisches" Gebiet (so wie eine normale Insel "kein Wasser" bedeutet?). Also Magnetfeldstärke 0, weil sich alle magnetischen Kräfte gerade gegenseitig aufheben? Und alle Teilchen fliegen dort geradlinig weiter? Gruß -- Dr.cueppers - Disk. 12:50, 15. Apr. 2013 (CEST)

Hierarchie der Artikel

Das oben angesprochene (allgemeinen) WP-Problem redundanter Erklärungen in vielen einschlägigen Artikeln ließe sich vielleicht so abmildern, dass man in allen betroffenen Artikeln (hier für das Beispiel Wendelstein 7-X) am Ende der Einleitung eine kleine "Lese-Hierarchie" einbringt im Sinne von "Voraussetzung für das Verständnis sind die Artikel: Kernfusion, Kernfusionsreaktor, Fusion mittels magnetischen Einschlusses, Stellarator". Gruß -- Dr.cueppers - Disk. 13:05, 15. Apr. 2013 (CEST)

Energiebedarf für den Plasmaeinschluss

Hallo, ich bin ja Laie und über ein paar mir unklare Formulierungen gestolpert. "Die für einen entsprechenden Plasmaeinschluss erforderlichen Magnetfelder können nur mit starken Strömen (Größenordnung 20 KA) in großen elektromagnetischen Spulen erzeugt werden, ..." Also braucht man doch wohl für den Plasmaeinschluss ein ständig aufrecht zu erhaltendes Magnetfeld, oder? Dann bräuchte man aber auch ständig Energie - wie hoch ist diese denn so? Und wie verträgt sich dies mit dem Satz:

"Wenn ein Netto-Energiegewinn aus der Kernfusion erzielt werden soll, müssen die Magnetspulen aus Supraleitern bestehen, denn dann bleibt ihr elektrischer Energieverbrauch auf die nur ein Mal nötige Anfangsladung beschränkt."

Außerdem müssen die mir bekannten Supraleiter selbst als Hochtemperatursupraleiter unter -140°C gehalten werden. Stelle ich mir nicht gerade leicht vor, wenn nebenan 150Millionen Grad Celsius erreicht werden müssen. Ist dieser Energiebedarf bei der "Netto-Energiegewinnung" berücksichtigt oder wie ist diese definiert?

Einzelnachweise fehlen leider für alle diese Formulierungen ... --Joes-Wiki (Diskussion) 18:41, 7. Mai 2013 (CEST)

Man braucht ein ständiges starkes Magnetfeld. Dafür braucht man aber eben dank der Supraleitung "gar keine" ständige Energie, sondern nur die obengenannte "einmalige" Aufladung und danach nichts mehr: Die tun ihren Dienst, so lange die Spulen gekühlt werden (das Magnetfeld muss nur "da sein", es muss keine Arbeit leisten)! (Das ist übrigens Lehrbuchwissen 3. Semester Physik - und daher kaum als "Einzelnachweis" auffindbar.)

Es werden keine Hochtemperatursupraleiter verwendet, die hier benutzten tun ihren Dienst erst bei ca. -279°C (unter 6 K); gekühlt wird mit flüssigem Helium, wovon bei Wendelstein 7-X 1,4 Liter/sec. benötigt werden. Was in WP noch fehlt, ist der Hinweis auf den Eigenbedarf an Strom: Der ist - um wirtschaftlich zu sein - kalkuliert mit um die 15 % des erzeugten Stromes, davon entfallen 2 % auf die Zusatzheizung und 13 % auf Heliumkühlung, Kühlwasserkreislauf und alle sonstigen Nebenaggregate incl. der vorherigen Einmalaufladung der Spulen.

Gruß -- Dr.cueppers - Disk. 19:37, 7. Mai 2013 (CEST)

Na, ich als Maschinenbauer hab halt kein Lehrbuch 3. Semester Physik und viele andere Leser sicher auch nicht. ;-)

Aber 1,4l verflüssigtes Helium pro SEKUNDE ist auch eine Ansage. Fakten, die bei der Kernfusion mit leichter Hand als unproblematisch dargestellt werden. Bestimmt geht das Helium nicht veloren, aber auch wenn lt. WP der Eigenverbrauch bei größeren KKW-Blöcken 5%-6% beträgt halte ich die geschätzten 15% beim Fusionsreaktor für optimistisch. Bisher wurde die Kostenseite ausschließlich nach oben überschritten ... Quellen fehlen ja.

Der Hinweis auf die fehlenden Einzelnachweise gilt in diesem Fachgebiet für fast jeden Artikel - leider auch hier ...

--Joes-Wiki (Diskussion) 21:38, 7. Mai 2013 (CEST)

Wenn dir Annahmen, Prognosen und Kalkulationen (Zitat aus deiner letzten Kommentarzeile) grundsätzlich nicht genügen, hat weiteres Diskutieren keinen Zweck, denn Besseres (also Mess- und Erfahrungswerte aus in Betrieb befindlichen Fusionskraftwerken) gibt es noch nicht.

Eine seriöse Prognose -- so seriös, wie es eben geht -- ist in Kernfusionsreaktor#Kosten genannt, mit Einzelnachweis. Da werden Kosten, nicht Wirkungsgrade oder Leistungsanteile diskutiert, aber als Voraussetzung steckt in Kostenberechnungen natürlich u.a. die Leistungsbilanz der Anlage, also ihr Eigenbedarf als Anteil der Bruttoleistung. --UvM (Diskussion) 22:04, 7. Mai 2013 (CEST)

Ich hatte den Quellennachweis nicht auf die Kostenangabe bezogen - so macht das Ganze schon eher Sinn. War mein Fehler. Wobei es schon etwas schade ist, dass die Kostenschätzung >10Jahre alt ist. Klar muss man manchmal Prognostizieren. Aber man darf auch nicht vergessen, dass viele der Prognosen von Menschen gemacht werden, deren Broterwerb davon abhängt.

--Joes-Wiki (Diskussion) 22:43, 7. Mai 2013 (CEST)

Fachliche Fehler

1 bar wäre ja der gewöhnliche Luftdruck ! Das ist sicher falsch. So kann kein Plasma existieren. --Fmrauch (Diskussion) 20:13, 11. Aug. 2016 (CEST)

Fmrauch, auf welchen Satz beziehst du dich? Ich kann "1 bar" umseitig nicht finden.--Cirdan ± 20:37, 11. Aug. 2016 (CEST)

Ich habe es schon beseitigt und anhand der Quellen geprüft.[1] --Fmrauch (Diskussion) 20:41, 11. Aug. 2016 (CEST)

Da stand nicht (oder war jedenfalls nicht gemeint) "1 bar", sondern "Größenordung 1 bar." Das ist die Größenordnung des mit Magnetspulen, also Flussdichten von einigen Tesla, erreichbaren magnetischen Gegendrucks. Ich habe es mit Zusatz "Größenordnung" wieder eingebaut. Wieviel bar müssten es denn deiner Meinng nach sein? Hast du eine Quelle dafür? --UvM (Diskussion) 10:37, 12. Aug. 2016 (CEST)

Die Wirkung von Magnetspulen wird nicht in bar, sondern in Watt pro m² angegeben. Die Quellen müsst ihr schon liefern. 1 Bar ist jedenfalls falsch. Und wenn es Größenordnung heißt, dann bitte z.B. 1-2 Bar und bitte mit Quelle belegen. --Fmrauch (Diskussion) 00:05, 14. Aug. 2016 (CEST)

Du hast etwas missverstanden. MW/m² ist eine Einheit der Leistungs-Flächendichte und hat mit Magnetfeld und Plasmadruck nicht unmittelbar zu tun. In dieser Einheit wird die Neutronenleistung pro Fläche (neutron wall load) angegeben, die auf die "erste Wand" trifft.

Der erreichbare Plasmadruck wird durch das Magnetfeld bestimmt. Der Druck sollte möglichst hoch sein. Das heißt einfach, dass möglichst viele Teilchen im gegebenen Torusvolumen sind und die Fusionsleistung entsprechend hoch wird. Zum Plasmadruck steht in der Whyte-Präsentation auf Seite 3 deutlich "~1 MPa", also ~10 bar. Und Whyte spricht ja, mit amerikanischem Optimismus, über zukünftig mittels neuer Supraleitermaterialien erhoffte Werte, nicht über das heute Mögliche. 1 bar war also nicht so falsch. Es würde mit 0,1 bar auch gehen, wäre nur weniger wirtschaftlich. Andere, konkrete Zahlenangaben über den Druck habe auch ich nicht gefunden, Staceys Buch gibt nur Formeln und Zusammenhänge dafür an, aber keine Absolutwerte. --UvM (Diskussion) 10:42, 14. Aug. 2016 (CEST)

Wenn du keine entsprechenden Quellen findest, dann betreibst du unzulässige Theoriefindung. Aber fangen wir mal mit einzelnen Aussagen an: Unter Kernfusionsreaktor steht jetzt: "Das extrem heiße Plasma übt in diesen Experimenten einen Druck von etwa 2 bar aus, obwohl seine Dichte nur einem Hochvakuum entspricht." Davor heißt es: "Eine kleine Menge dieses Gases wird auf Temperaturen von 100 bis 150 Millionen Grad Celsius erhitzt." und jetzt kommt das entscheidende: "Es [das Plasma] wird mittels starker Magnetfelder in einem Torus von mehreren Metern Durchmesser so in einem umgebenden Vakuum eingeschlossen, dass es die Gefäßwände nicht berührt." Und wie hoch sind die magnetischen Kräfte dafür? Das steht nirgends ! Du kannst nicht einfach aus einer Quelle, in der 10 bar stehen, 1 oder 2 bar machen - das ist deine eigene ganz persönliche Theoriefindung - mehr nicht. Der magnetische Druck ist mit Sicherheit weit höher ! Und nochmal: 1 Bar ist der gewöhnliche Luftdruck und hat NICHTS mit den magnetischen Kräften zu tun. --Fmrauch (Diskussion) 20:35, 14. Aug. 2016 (CEST)

Den Wert von ~1 bar habe nicht ich als erster in den Artikel geschrieben, also auch keine "unzulässige(!) Theoriefindung" betrieben, halten zu Gnaden, Herr Oberaufseher. -- Du widersprichst dir selbst. Jetzt vermisst du plötzlich Zahlen für die magnetischen Kräfte, die auf das Plasma wirken. Die könnte man sinnvoll am besten als Druck angeben, und der ist im Gleichgewicht gleich dem Plasmadruck. Aber die Kraft des Magnetfelds in Druck umgerechnet anzugeben, hast du kürzlich selber als verwirrend abgelehnt, weil du ja findest, "Die Wirkung von Magnetspulen wird nicht in bar, sondern in Watt pro m² angegeben". Das ist nun -- sorry -- derartiger Blödsinn, dass sich weiteres Diskutieren mit dir erübrigt. Ebenso, 1 bar könne es gar nicht sein, weil das zufällig ungefähr der Atmosphärendruck hier am Erdboden ist. Was sollen Außendruck und Plasmadruck miteinander zu tun haben, wenn das Plasma in einem abgeschlossenen Gefäß ist? --UvM (Diskussion) 10:19, 15. Aug. 2016 (CEST)

Den Plasmadruck kann man einfach ausrechnen: Für einen Reaktor benötigt man eine Temperatur von ca. 15 keV und eine Teilchendichte von ca. 10²⁰ m^-3 (siehe z.B. Model C aus dem EFDA-Report "A Conceptual Study of Commercial Fusion Power Plants"). Mit dem idealen Gasgesetz ergibt sich daraus ein Plasmadruck von ca. 2.4 bar. Der Magnetfelddruck ergibt sich mit B=6 T aus B²/(2 μ₀) zu ca. 140 bar. Es ist nicht richtig, dass Plasma- und Magnetfelddruck gleich gross sein müssen. Was gelten muss ist Plasmadruck + Magnetfelddruck im Plasma = Magnetfelddruck ausserhalb des Plasmas, da das Magnetfeld im Plasma geringer ist als ausserhalb des Plasmas (diamagnetischer Effekt).--Klgrd (Diskussion) 14:21, 16. Aug. 2016 (CEST)

Kann man das Plasma wirklich als ideales Gas betrachten? --UvM (Diskussion) 16:56, 16. Aug. 2016 (CEST)

Bei den Dichten und Temperaturen, die man bei der magnetischen Fusions hat, geht das (anders sieht es bei Hochdichteplasmen aus).--Klgrd (Diskussion) 18:46, 16. Aug. 2016 (CEST)

Umgerechnet 140 bar ? Das ist ja schon einmal ein großer Unterschied und lässt die wahren Dimensionen erahnen, die mit der Angabe von 1-2 Bar in diesen Experimenten nur verschleiert werden. Danke für die umfängliche Aufklärung. --Fmrauch (Diskussion) 19:53, 16. Aug. 2016 (CEST)

Da wird nichts verschleiert und da ist auch nichts gefährlich, wie Du zu vermuten scheinst. Moderne medizinische NMR Geräte haben Flussdichten von 6-9T was einem Magnetfelddruck von von 140-210 bar entspricht. Da schiebt man Menschen rein und denen passiert auch nichts, warum soll es dann bei der Fusion plötzlich gefährlich sein? Oder betrachte einen kleinen Neodymmagneten zum Spielen, der hat auch schon 1 T. Man sollte einfach zwischen dem Plasma und dem Magnetfeld unterscheiden. Den formalen Druck eines Magnetfelds darf man sich nicht so wie den eines Gases vorstellen. Es handelt sich dabei einfach um eine Energiedichte (Pascal=N/m²=J/m³). Somit kann ich die Energiedichte eines Liters Benzin formal auch in Druck umrechnen (enspricht übrigends 0.35 Mbar).:--Klgrd (Diskussion) 09:56, 17. Aug. 2016 (CEST)

Dass Plasmadruck und Magnetfelddruck nicht anschaulich wie Gasdruck zu verstehen sind, war auch mir (Neutronenphysiker) nicht richtig klar, danke, Klgrd. Demnach sollten diese Größen imho in Kernfusionsreaktor überhaupt nicht genannt werden -- schon gar nicht in der Einleitung -- sondern nur hier in diesem Artikel, und auch da nur mit entsprechender Erläuterung. --UvM (Diskussion) 10:23, 18. Aug. 2016 (CEST)

Ganz so würde ich es nicht ausdrücken. Der Plasmadruck ist das, was man üblicherweise unter Druck versteht: Hervorgerufen durch sich bewegende Teilchen, deren Impulsübertrag auf eine (gedachte) Wand sich als Druck äußert (genau so wie in der statistischen Mechanik). Der Magnetfelddruck ist dagegen formaler zu verstehen, weil er nicht durch Teilchenbewegung, sondern durch ein Feld hervorgerufen wird. Das Bild des Magnetfeldrucks geht auf die magnetohydrodynamische Gleichgewichtsbedingung \nabla p = j x B (d.h. die Druckkraft muss durch die Lorentzkraft kompensiert werden) zurück. Das kann man schreiben als \nabla p = 1/mu0 (\nabla x B) x B = 1/mu0 (B \dot \nabla) B - 1/mu0 \nabla (B^2)/2 woraus für ein Plasma ohne Krümmung [ (B \dot \nabla) B =0 ] folgt \nabla (p + 1\(2 mu0) B^2)=0. Letzteres wird dann so interpretiert, dass Plasmadruck + Magnetfelddruck im Gleichgewicht konstant sein muss. (nicht signierter Beitrag von Klgrd (Diskussion | Beiträge) 14:21, 18. Aug. 2016 (CEST))

OK, dann versetze ich den "Warnhinweis" vom Plasmadruck zum Magnetfelddruck. Gruß, UvM (Diskussion) 09:23, 19. Aug. 2016 (CEST)

Widerspruch ?

Gegenwärtig lesen wir hier folgendes: "Die Lawson-Bedingung ist notwendig für das Funktionieren von Kernwaffen und Trägheitsfusions-Reaktoren. Beim magnetischen Einschlusskonzept muss sie nicht erfüllt sein, ..." Unter Lawson-Kriterium finden wir jedoch folgende Aussage: "Das Kriterium wurde ursprünglich für die Fusion von Deuterium und Tritium (DT) mit magnetischem Plasmaeinschluss formuliert, ..." Da scheint ein Widerspruch zu bestehen. Welche Kriterien müssen denn für den magnetischen Einschluss erfüllt sein, damit es zu einer dauernden Kernfusion kommt? Und welche wissenschaftlichen Erkenntnisse haben dazu geführt, dass jetzt offenbar das Lawson-Kriterium nicht mehr erfüllt sein muss? Wann wurde das entdeckt und wodurch? --WeserStrom (Diskussion) 11:18, 19. Aug. 2016 (CEST)

Stimmt, das widerspricht sich. Welche Kriterien beim magnetischen Einschluss erfüllt sein müssen, steht ausführlich hier im Artikel. Aber ob man das nicht gleich gesehen hat, sondern das selbsttätige Weiterbrennen nach einmaligem Zünden für nötig gehalten haben soll, weiß ich nicht.

Von Lawsons Originalarbeit (in Lawson-Kriterium verlinkt) ist gratis nur das Abstract zugänglich. Das liest sich allerdings so, als ob keineswegs nur das Konzept des hier gemeinten, dauerhaften magnetischen Einschlusses behandelt wird. Vielleicht ist der Satz "Das Kriterium wurde ursprünglich für die Fusion von Deuterium und Tritium (DT) mit magnetischem Plasmaeinschluss formuliert..." falsch. Kennt jemand das Lawson-paper? Es zu beschaffen ist für mich kurzfristig etwas umständlich. --UvM (Diskussion) 18:21, 19. Aug. 2016 (CEST)

Im Plasmaphysikbuch von Boyd und Sanderson ist das Lawsonkriterium auf den ersten Seiten gut erklärt. Danach ist es eine reine plasmaphysikalische Betrachtung und gilt unabhängig von der Einschlussmethode. Ich berichtige das in Lawson-Kriterium. --UvM (Diskussion) 10:10, 20. Aug. 2016 (CEST)

Das ist kein Widerspruch. Das Kriterium ist interessant und wurde möglicherweise für eine bestimmte Anwendung entwickelt. Das heißt nicht, dass das Kriterium dort zwingend erfüllt sein muss. --mfb (Diskussion) 12:06, 20. Aug. 2016 (CEST)

Ja, der Widerspruch liegt nicht darin, dass Lawson vielleicht an magnetischen Einschluss (ME) dachte. Auch dabei ist es ja interessant, zu wissen, ab welchem Punkt im Parameterraum das Plasma von alleine weiterbrennen würde, solange Brennstoff nachgefüttert wird. Widersprüchlich ist eher, dass man in einführenden Büchern und Vorlesungen, auch über ME-Fusion, unweigerlich das Lawsonkriterium vorgesetzt bekommt, so als ob es unbedingt erreicht werden müsste.--UvM (Diskussion) 21:19, 20. Aug. 2016 (CEST)

Nun, man muss zumindest sehr nahe kommen. Wenn man einen Faktor 2 entfernt ist, muss man die Hälfte der produzierten Wärmeleistung selbst zuführen - unter Berücksichtigung der verschiedenen Wirkungsgrade wird da kein Plus herauskommen. Zu vergleichen mit den mehreren Größenordnungen, die man in den letzten Jahrzehnten geschafft hat. --mfb (Diskussion) 02:37, 21. Aug. 2016 (CEST)

Lass noch das "zumindest" weg. Q = unendlich wäre instabil. --Rainald62 (Diskussion) 17:44, 21. Aug. 2016 (CEST)

Instabil? Q = unendlich heißt nur, der Nenner = laufend zugeführte Heizleistung ist Null. Endliche, konstante Fusionsleistung wäre dadurch nicht ausgeschlossen. Da, wo das wirklich stattfindet (Wasserstoffbombe, Trägheitsfusions-Taget), endet die Reaktion nur deshalb bald, weil der Brennstoff ausgeht. --UvM (Diskussion) 15:08, 22. Aug. 2016 (CEST)

Ein auf der Spitze stehender Bleistift ist nicht ausgeschlossen. Bei der Wasserstoffbombe ist das Lawson-Kriterium tunlichst weit überschritten. --Rainald62 (Diskussion) 21:42, 22. Aug. 2016 (CEST)

Wenn das Lawson Kriterium genau erfüllt ist bedeutet das Q=unendlich. D.h. das Plasma liefert Energie ohne eine zusätzliche Heizung, d.h. es brennt von alleine weiter. Dabei ist nichts instabil oder ansonsten ungewöhnlich (wie Rainald62 offenbar meint). Wenn das Kriterium nicht erfüllt ist aber Q>1 ist, dann liefert das Plasma mehr Energie als man zum Heizen hineinsteckt. Für einen kommerziellen Fusionsreaktor strebt man Q=14-35 an (siehe EFDA: A CONCEPTUAL STUDY OF COMMERCIAL FUSION POWER PLANTS).In vielen Fusionsphysik Einführungslehrbüchern wird der Fall Q<unendlich nicht diskutiert, weil er etwas schwieriger zu rechnen ist. Das Lawson-Kriterium gilt sowohl für magnetischen Einschluss (große Energieeinschlusszeit) als auch für die Intertialfusion (kleine Energieeinschlusszeit). Wer die Originalarbeit von Lawson lesen will (was nicht ganz leicht ist, da er das Kriterium nicht in seiner heute üblichen Form formuliert), findet einen Link darauf auf der Seite https://www.euro-fusion.org/2005/12/50-years-of-lawson-criteria/ --Klgrd (Diskussion) 11:46, 2. Sep. 2016 (CEST)