DE2854576A1 - Verfahren und vorrichtung zur randschichtableitung beim toroidalen hochtemperaturplasma - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur randschichtableitung beim toroidalen hochtemperaturplasma

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Description

  • Verfahren und Vorrichtung zur Randschicht-
  • ableitung beim toroidalen Hochtemperaturplasma Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur verbesserten Aufnahme und Abführung des in der Randschicht eines toroidalen Hochtemperaturplasmas anfallenden Plasma- beziehungsweise Gasflusses mit Hilfe von allgemein T-förmigen, an den Pumpöffnungen angeordneten Abschällimitern sowie auf eine E'u,sionsanordnung (mit Abschällimiter(n) in beziehungsweise an einer Pumpöffnung) zur Durchführung des Verfahrens.
  • Toroidale Hochtemperaturplasmen werden derzeit vorzugsweise in tokamak- oder stellaratorförmigen Konfigurationen erzeugt und magnetisch eingeschlossen. Dabei wird die Plasmarandschicht üblicherweise von einer mechanischen Blende begrenzt. Diese Blende, allgemein Limiter genannt, dient hauptsächlich dem Zweck, eine unerwünschte und unkontrollierte Berührung des Plasmaschlauches mit der inneren Wand des den Plasmaschlauch umgebenden toroidalen Vakuumgefäßes zu verhindern. Der Limiter umfaßt den Plasma schlauch im allgemeinen in poloidaler Richtung, wobei er zum Beispiel kreisringförmig ausgebildet sein kann (siehe DE-OS 26 32 905). Die aus dem Inneren des toroidalen Plasmaschlauches herausdiffundierenden Plasmateilchen, Elektronen und Ionen, treffen auf die Limiteroberfläche auf, wo sie neutralisiert werden und in Form von Neutralgas anschließend entweder durch Pumpstutzen abgepumpt oder aber (zum größeren Teil) wieder dem Brennstoffkreislauf zugeführt werden.
  • Im Zuge des oben beschriebenen Prozesses ergeben sich zwei für Fusionsplasmen wesentliche Probleme, nämlich das Verunreinigungsproblem und das Problem der Heliumabfuhr. Das Verunreinigungsproblem besteht darin, daß die aus dem Plasma emittierten Teilchen und Strahlen bei ihrem Auftreffen auf Gefäßwände und den Limiter dort Material freisetzen können, welches zu einem Bruchteil in den Plasmaschlauch eindringt und dort - im wesentlichen infolge erhöhter Strahlungsverluste (Linienstrahlung) - die Wirkung einer schädlichen Verunreinigung hat. Darum ist man bemüht, Lösungen zu finden, welche einerseits das Maß dieser sogenannten Plasma-Wand-Wechselwirkung insgesamt reduzieren, andererseits gestatten, die in die Plasmarandschicht eingedrungenen Wandverunreinigungen möglichst schnell wieder aus dem Plasma zu entfernen. Letzterer Prozess, nämlich die Entfernung von Plasmakomponenten, welche nicht als thermonuklearer Brennstoff dienen können, hat auch für die abfuhr des bei Fusionsreaktionen entstehenden Heliums ( d-Teilchen) große Bedeutung. Falls es nämlich nicht gelingt, das als Abbrand im Fusionsplasma entstandene Heliumahinreichend rasch aus dem Brennvolumen zu entfernen, so bewirkt dessen allmähliche Akkumulation -in ähnlicher Weise wie die Akkumulation schädlicher Wandverunreinigungen- eine unzulässige Erhöhung der aus dem Plasma emittierten Strahlung (das heißt Strahlungsverluste) und gleichzeitig (im Falle einer Begrenzung des zulässigen Plasmadruckes) eine Verdünnung des Brennstoffes.
  • Zur Verminderung der schädlichen Plasma-Wand-Wechselwirkung und Erhöhung der Heliumabfuhr kennt man unter anderem den sogenannten Abschällimiter und die sogenannten Divertoren.
  • Unter Abschällimitern versteht man eine Umgestaltung des in der Einleitung beschriebenen einfachen Limiters in einer Weise, daß der auf den Limiter auftreffende Teilohenstrom (in Kombination mit einer neben dem Limiter in der Gefäßwand angebrachten großen Pumpöffnung) nach seiner Neutralisierung vorzugsweise nach außen in eine an der Gefäßwand angebrachte Pumpkammer gelenkt wird. Der eigentliche Limiter ist dabei im wesentlichen allgemein T-förmig ausgebildet, wobei sich der obere Querbalken des T nach vorn zunehmend verjüngt und in Form einer keilförmigen Schneide der Plasmaströmung zugewandt ist, so daß die auf die Unterseite dieser Schneide auftreffenden Teilchen durch geeignete Blenden an einer Rückströmung in das Plasmavolumen gehindert und vorzugsweise in Richtung der Pumpkammer geleitet werden. Der untere oder Fußteil der T-förmigen Schneide wird durch die Pumpkammer nach außen geführt und dient gleichzeitig der Zu- und Abfuhr eines Kühlmittels, welches zur Abfuhr der erheblichen Wärmebeaufschlagung dient. Der Abschällimiter hat zwei Nachteile: Die Leistungsdichte - insbesondere an der dem Teilchenstrom ausgesetzten Schneidenkante - ist sehr hoch und in einem Fusionsreaktor nur dann tolerabel, wenn der größte Teil der über Ladungsträger aus dem Plasma emittierten Leistung nicht auf den Limiter strömt, sondern durch Strahlung und Ladungsaustauschprozesse möglichst gleichmäßig auf die Gefäßoberfläche verteilt wird und von dieser abgeführt werden kann. Wegen des nach außen abfallenden Dichteprofils gelangt der größte Teil des geladenen Teilchenstromes nur in die Nähe der Schneidenkante des T-förmigen Querbalkens und wird nicht optimal gepumpt.
  • Eine grundsätzlich andere Lösung wird mit sogenannten Divertoren angestrebt: Diese wirken auf die Magnetfeldstruktur, wobei die die Plasmarandschicht begrenzenden magnetischen Feldlinien durch schlitzförmige Blendensysteme aus der eigentlichen Entladungskammer heraus in eine separate sogenannte Divertorkammer geführt werden, wo der Plasma- und Energiestrom auf dort befindliche Prallplatten auftrifft und das dabei entstehende Neutralgas abgepumptwird. Je nach Art der Divertorkonfiguration unterscheidet man zwischen dem sogenannten Toroidalfeld-Divertor (0-Stellarator), Poloidalfeld-Divertor (ASDEX, PDX) und dem sogenannten Bündel-Divertor, welcher eine gewisse Variante des Toroidalfeld-Divertors darstellt (DITE). Die genannten Divertoren haben jedoch Nachteile. Sie erfordern zusätzliche Magnetspulen, deren Ströme von vergleichbarer Stärke sind wie die Ströme in den Toroidalfeld-Spulen beziehungsweise wie der gesamte Plasmastrom. Es ergeben sich große Kräfte und Biegemomente, und die Divertorspulen sind deshalb ein wesentlicher und einschränkender Faktor beim design zr Maschine. Im übrigen ist der mit ihrer Bereitstellung verbundene finanzielle Aufwand und Raumbedarf erheblich.
  • Bezüglich des Maßes an apparativem und finanziellem Aufwand sowie an Störung der ursprünglichen Magnetfeldkonfiguration nimmt eine weitere Art von Divertor, der sogenannte Resonante Helische Divertor, eine Sonderstellung ein. Der wesentliche Grund hierfür liegt in der Tatsache, daß die für die Umlenkung der Magnetfeldlinien in der Randschicht erzeugte Konfiguration unter Ausnutzung einer natürlichen Eigenschaft der zur Einschließung toroidaler Plasmen mittels Rotationstransformation nötigen Magnetfelder erzeugt wird. Solche Magnetfelder zeichnen sich nämlich dadurch aus, daß die den Plasmaschlauch helikal einspinnenden magnetischen Feldlinien an bestimmten Stellen des Plasmaradius derart entarten, daß sie zum Beispiel nach drei oder nach vier Umläufen in toroidaler Richtung wieder in sich selbst zurückgeführt werden (rationale magnetische Oberfläche), anstatt wie sonst die magnetische Oberfläche ergodisch, das heißt mit unendlich vielen Umläufen, einzuhüllen. Erzeugt man nun durch von außen angelegte zusätzliche Magnetfelder eine sehr kleine Störung der ursprünglichen Magnetfeldkonfiguration, die in Stärke und Richtung im wesentlichen nur am Ort einer den Plasmaschlauch umfassenden rationalen Feldlinie angreift, so lassen sich in der Randschicht des Plasmas Inselstrukturen erzeugen, die in einer Art Zopfmuster den toroidalen Plasmaschlauch helikal umfassen. Die Divertorkammer wird im Falle eines resonant helischen Divertors dadurch gebildet, daß im Inneren der erzeugten Insel im wesentlichen helikal geformte Abschirmflächen angebracht werden, die in ihrer Mitte durch stegartige Verbindungsstücke, welche gleichzeitig als Prallplatten dienen, mit der Innenseite des Vakuumgefäßes verbunden sind. Diese ihrungsbleche erstrecken sich entweder über die gesamte innere Oberfläche des Vakuumgefäßes oder aber sie bedecken nur die "äußere" Hemisphäre der Vakuum£efäßinnenseite, das heißt zum Beispiel circa 40 % der inneren torusförmigen Oberfläche des Vakuumgefäßes. Eine solche Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß die vom Vakuumgefäß nach außen führenden Pumpenöffnungen, welche naturgemäß nur einen kleinen Bruchteil, zum Beispiel 2 - 3 %, der Torusoberfläche betragen können, sehr unwirksam sind, um den entlang der stegartigen Verbindungen (3 Platten) anfaAlenden Gasballast abzupumpen. Eine effektivere Pumpwirkung kann nur durch zwischen Leitblechen und Vakuumgefäß angebrachten pumpenden Oberflächenschichten ( zum Beispiel Kryopumpen oder Sorptionspumpen oder Getterpumpen ) bewirkt werden. Diese sind jedoch weniger gut zum Abpumpen des Heliums geeignet und außerdem eine zusätzliche Komplikation bei der Gestaltung der inneren Vakuumgefäßoberfläche; einige Eigenschaften ( zum Beispiel hohe Temperatur der Gefäßoberfläche und Kryopumpe) stellen einen Widerspruch dar. Ein weiterer Nachteil der geschilderten Anordnung besteht darin, daß die Leitbleche und Abstandsstückstrukturen noch vor Montage des gesamten Vakuumgefäßes eingebracht werden müssen und praktisch keine Möglichkeit bieten, eine nachträgliche Anpassung zwischen der Positionierung der helikalen Leitbleche und der experimentell festgestellten tatsächlichen Lage der Insel vorzunehmen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren vorzusehen, mit dem eine verbesserte Aufnahme und Ableitung der Plasmarandschichten erreicht werden kann.
  • Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Verfahren gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der oder die Abschällimiter mit einer helikalen äußeren Leiteranordnung zur Erzeugung von an der oder den Pumpöffnungen vorbeiführenden magnetischen Inseln kombiniert und derart im Zentrum der an der oder den Pumpöffnungen vorbeiführenden Inseln angeordnet wird beziehungsweise werden, daß die Leistungsbeaufschlagung der Leitblech(kanten) vermindert wird und dass dem Abschällimiterfuß jeweils eine solche minimale poloidale Ausdehnung gegeben wird, daß jede Feldlinie bei einem Umlauf um die Insel den Fuß mindestens einmal durchschneidet.
  • Die Erfindung betrifft mithin eine Kombination des Abschällimiterkonzeptes mit dem Konzept eines helikalen Divertors, wobei das Leitblech des T-förmigen Limiters in das Zentrum einer durch helikale äußere Leiter erzeugten Insel eingebracht wird, so daß diese Insel als magnetische Abschirmung der gegenüber Teilchen beziehungsweise Leistungsbeaufschlagung empfindliche Teile des Limiters wirkt. Gleichzeitig lassen sich dann die als Leitblech dienenden Teile des Abschällimiters geometrisch so gestalten und optimieren, daß der in der Nachbarschaft des als Prallplatten dienenden T-Deils entstehende Gasanfall nur noch zu einem geringen Bruchteil in das Entladungsvolumen zurückströmen kann.
  • Da ein solcher Abschällimiter durch eine äußere Pumpöffnung des Vakuumgefäßes eingebracht, gekühlt und justiert werden kann, bietet die Erfindung den weiteren Vorteil, daß Form und Positionierung des Abschällimiters der experimentell festgestellten Lage der magnetischen Insel angepaßt werden können. Wegen der im wesentlichen an die magnetischen Feldlinien gebundenen Bewegung der Plasmateilchen läßt sich durch geeignete Wahl der poloidalen Ausdehnung des Fußteils der T-förmigen Struktur, der durch die Halterung der Abschirmbleche gebildet wird und gemäß der Erfindung wegen der magnetischen Abschirmung der Leitbleche als Prallplatte für den auffallenden Teilchen-beziehungsweise Leistungsfluß dient, die Länge der magnetischen Feldlinien einstellen, entlang derer die Teilchen nach Durchlauf durch den Stagnationspunkt strömen müssen, bis sie die Prallplatte erreichen.
  • Diese Länge spielt im Hinblick auf charakteristische plasmaphysikalische Eigenschaften eines solchen Divertors wie zum Beispiel die sich einstellende Plasmadichte in der Randschicht eine Rolle. Diese Plasmadichte ist für die Randschichtdicke bestimmend, die für eine gewünschte Abschirmwirkung zur Beaufschlagung der Divertorplatten herangezogen werden muß und ihrerseits maßgebend für die Abschirmwirkung gegenüber von der Wand in das Plasma einströmenden Verunreinigungsteilchen ist. Um diese Randschicht- oder Abschirmdicke experimentell variieren zu können, ist es gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung möglich, die poloidale Breite des Fußteils des T-förmigen Abschällimiters zu verändern, wie es im einzelnen im unten folgenden Anwendungsbeispiel gezeigt werden wird.
  • Ein Nachteil der vorstehend beschriebenen Erfindung besteht. darin, daß die den Limiterfuß bildenden Prallplatten in relativer Nähe zum eigentlichen Plasmavolumen angebracht sein müssen, die größenordnungsmäßig gleich der radialen Breite einer Insel ist. Diese Tatsache kann bei einem Fusionsreaktor insoweit ein Nachteil sein, als dann die relativ große Pumpkammer noch im Bereich des Blankets angebracht werden muß, wo sie unter anderem starker Neutronenbestrahlung ausgesetzt ist und außerdem wertvolles Blanketvolumen in Anspruch nimmt.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann dieser Nachteil dadurch gemildert werden, daß man quer zum Magnetfeld in Nachbarschaft der Prallplatten durch zwei Elektroden ein elektrisches Feld anlegt, welches zu einer Drift des Plasmas senkrecht zu diesem elektrischen Feld und senkrecht zu den magnetischen Feldlinien in Richtung nach außen, das heißt weg vom eingeschlossenen Plasmakern, führt. Dabei kann die Prallplatte selbst als eine der beiden Elektroden dienen.
  • Nachfolgend wird die Erfindung an Hand eines Beispiels im Zusammenhang mit einer fusionsorientierten Versuchsanlage zum Einschluß eines Hochtemperaturplasmas nach dem Tokamakprinzip näher beschrieben. Charakteristische Parameter der Versuchsanlage sind: großer Plasmaradius: 1,75 m kleiner lichter Gefäßradius: 0,60 m Stärke des toroidalen Magnetfeldes auf der Achse:2 T im Plasma induzierbarer toroidaler Plasmastrom: 1/2 MA.
  • DieDrErzeugung der inselförmigen Strukturen nötigen zusätzlichen elektrischen Leiter winden sich helisch um das Vakuumgefäß herum, wobei ein Umlauf in poloidaler Richtung mit drei Umläufen in toroidaler Richtung erreicht wird. Die zur Erzeugung dieser Inseln nötige Stromstärke (bezogen auf 1/2 MA Plasmastrom) beträgt 3 - 5 kA. Die angefügten Zeichnungen dienen zur Erläuterung der Erfindung. Es zeigen schematisch: Figur 1 einen poloidalen Schnitt durch das Vakuumgefäß einer Fusionsanordnung an einem Pumpstutzen; Figur 2a-c den Abschällimiter in der Perspektive (Figur 2a) seine Zuordnung zu Pumpstutzen (Figur 2b) irnd im Schnitt A-A wie in Figur 2b angedeutet (Figur 2c).
  • Die schematische Anordnung des in das Vakuumgefäß eingebrachten und durch die Inseln magnetisch geschützen Abschällimiters ist in Figur 1 wiedergegeben: Das Vakuumgefäß (1) hat im wesentlichen einen kreisförmigen Querschnitt, der jedoch an der gezeigten Schnittstelle nach außen durch die große Pumpöffnung (2) unterbrochen ist. Diese Pumpöffnung kann sowohl kreisförmig (mit etwa 60 cm lichtem Durchmesser) als auch rechteckig sein (und hat dann zum Beispiel eine lichte Weite in der Schnittebene von 60 cm und senkrecht dazu von 80 cm). Die zur Erzeugung der Inseln nötigen magnetischen Störfelder werden von drei Paaren (Hin- und Rückleiter) von helikalen Wicklungen (3) erzeugt, welche sich jeweils dreimal in toroidaler Richtung um den Torus schlingen müssen, bevor sie denselben einmal in poloidaler Richtung umfaßt haben. Die lokale Steigung dieser Wicklungen ist dabei so gewählt, daß die Leiter den Feldlinien in der Inselmitte parallel laufen. Die bei einem Stromfluß von 4 kA durch die helikalen Wicklungen erzeugten Inseln (4) haben die an Hand der markierten Durchstoßpunkte der umgrenzenden magnetischen Feldlinien ersichtliohe Form. Wie man sieht, werden in der gezeigten Querschnittsebene drei sichelförmige Inseln gebildet, die durch drei Stagnationspunkte voneinander getrennt sind. Die Magnetfeldlinien innerhalb der Inseln ung solche, die von der Plasmaachse her gesehen außerhalb des Inselkranzes liegen, schneiden den Abschällimiter.
  • Da die magnetische Konfiguration beim Umlaufen der Insel umgestülpt wird, fällt die höchste Leistung an den Flanken des Abschällimiters an und die Vorderkante wird entlastet. Gleichzeitig wird dadurch die Pumpwirkung verbessert. Zur Hemmung der Gasrückströmung von den Prallplatten (5) in das Gefäßinnere sind außerdem Blenden oder FUhrungsbleche (6) am Kragen des Pumpstutzens angebracht, die in den Pumpstutzen hereinragen. Die Ausdehnung der auch als Leitblech bezeichneten Abschirmplatte (7) des Abschällimiters in poloidaler Richtung ist so gewahit, daß die Spaltbreite zwischen der Blende (6) und der Abschirmplatte (7) möglichst klein wird, gleichzßitig jedoch ein hinreichender Sicherheitsabstand zwischen dem Ende der Abschirmplatte und dem Sta ationspunkt der Insel bestehenbleibt, um einen hinreichenden Schutz der Abschirmplattenkante vor Beaufschlagung durch Plasma und Energiefluß sicherzustellen.
  • In poloidaler Richtung (schwach geneigt, um ein Zusammenfallen der Mi telachse der Abschirmplatte mit der magnetischen Feldlinie in Inselmitte sicherzustellen) ist die Ausdehnung dieser Platte so gewählt, daß ihre Montierbarkeit durch die Pumpöffnung hindurch sichergestellt ist, wobei die Platte über die Grenze der Pumpöffnung entlang der Feldlinie noch so weit in den Bereich der Innenwand des Gefäßes überragt, daß auch hier ein Zurückströmen des entstandenen Gases von den Prallplatten wirkungsvoll behindert wird. Die poloidale Breite der als Fuß des T-förmigen Abschällimiters ausgebildeten Prallplatten (5) wird vorzugsweise so gewählt, daß sie etwa 1/4 der poloidalen Ausdehnung der den Abschällimiter umhüllenden Insel ausmacht. Diese poloidale Breite ist außerdem durch geeignete Vorrichtungen (zum Beispiel eine Hydraulik) von außerhalb des Gefäßes durch die Pumpöffnung einstellbar, um die plasmaphysikalischen Verhältnisse in der Randschicht beeinflussen zu können.
  • Die Ausdehnung dieser Prallplattenstruktur entlang der magnetischen Feldlinien ( das heißt nahezu in toroidaler Richtung ) ist durch die lichte Breite der Pumpöffnung bestimmt. Im angeführten Beispiel beträgt sie also knapp 80 cm.
  • Ein Schnitt durch einen Teil des Abschällimiterfußes ist in Figur 2 c angedeutet, die eine Anordnung der in Figur 1 allgemein mit 5 bezeichneten Prallplatten 8 mit Wärmeabfuhizum Beispiel durch Wasserkühlung) über die von außen mittels eines Balgs radial zu verschiebende Stütze 9 sowie Einstell- oder Justiereinrichtungen zur Variation der poloidalen Breite (mit Hilfe einer Hydraulik 10 und Federn 11) zeigt. Aus Figur 2 c geht ferner hervor, daß dieser Querschnitt keine direkte Rautenstruktur besitzt, sondern mehr spindelförmige Gestalt hat, um eine gleichmäßigere Beaufschlagung der Prallplatten mit Teilchen beziehungsweise mit Energie zu gewährleisten.
  • Der gesamte Abschällimiter ist in mehreren Richtungen verstellbar, um eine möglichst weitgehende Anpassung seiner Position und Ausrichtung an die tatsächliche experimentell festgestellte Lage und Ausdehnung der Insel zu ermöglichen.
  • Als äußere Pumpe können sowohl mechanische Pumpen wie zum Beispiel lurbomolekularpumpen verwendet werden als auch Getter-, Kryosorptions- oder ähnliche Pumpen, die dann bereits im Raume des als Pumpstutzen (12) gezeigten Gebietes liegen.
  • Eine zusätzliche Verbesserung des Gastransportes nach außen, das heißt in Richtung des Pumpstutzens läßt sich dadurch bewirken, daß zwischen den Prallplatten (5) und den Blenden (6) ein elektrisches Feld angelegt wird, das eine auf diesem Felde sowie auf den im wesentlichen senkrecht zur Zeichenebene verlaufenden magnetischen Feldlinien senkrecht gerichtete Driftbewegung des Plasmas zur Folge hat. Das Vorzeichen dieses Feldes wird so gewählt, daß die Driftbewegung vom Plasmavolumen wes b richtet ist und daß demzufolge die Pumpleistung durch den Querschnitt zwischen den Blenden (6) und den Prallplatten (5) weiter erhöht wird.
  • Leerseite

Claims (10)

  1. Patentansprüche Verfahren zur verbesserten Aufnahme und Abführung des in der Randschicht eines toroidalen Hochtemperaturpiasmas anfallenden Plasma- beziehungsweise Gasflusses mit Hilfe von allgemein T-förmigen, an den Pumpöffnungen angeordneten Abschällimitern, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Abschällimiter mit einer helikalen äußeren Beiteranordnung zur Erzeugung von an dem oder den Pumpöffnungen vorbeiführenden magnetischen Inseln kombiniert und derart im Zentrum der an der oder den Pumpöffnungen vorbeiführenden Inseln angeordnet wird beziehungsweise werden, daß die Leistungsbeaufschlagung der Leitblech(kanten) vermindert wird und daß dem Abschällimiterfuß jeweils eine solche minimale poloidale Ausdehnung gegeben wird, daß jede Feldlinie bei einem Umlauf um die Insel den Fuß mindestens einmal durchschneidet.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t , daß die poloidale Dicke des als Prallplatte wirkenden Abschällimiterfußes im Hinblick auf eine Optimierung der Plasmarandschichtdicke im Abschälbereich eingestellt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ein elektrisches Feld quer zum Magnetfeld in Nachbarschaft zu den Prallplatten angelegt wird, das eine zum Pumpstutzen hin gerichtete Plasmarandschichtdrift bewirkt.
  4. 4. Fusionsanordnung mit Abschällimiter(n), der oder die in beziehungsweise an einer Pumpöffnung angeordnet ist oder sind, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, g e -k e n n z e i c h n e t d u r c h die Kombination von helikalen äußeren Leitern (3) mit dem (oder den) Abschällimiter(n) (5, 7), der (oder die jeweils) im Zentrum einer von den helikalen Leitern erzeugten magnetischen Insel (4) in der Pumpstutzenöffnung angeordnet ist (beziehungsweise sind).
  5. 5. Anordnung nach Anspruch 4, g e k e n n z e i c h -n e t d u r c h von außerhalb des Entladungsgefäßes zu betätigende Positionierungseinrichtungen für die Justierung des (oder der) Abschällimiter(s).
  6. 6. Anordnung nach Anspruch 4 oder 5, g e k e n n -z e i c h n e t d u r c h eine KUhlmittelzufuhr zum Abschällimiterfuß über Einführungsöffnungen im Pumpstutzen (12).
  7. 7. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die poloidale Breite des als Prallplattenandordnung wirkenden Abschällimiterfußes von außen her einstellbar und vorzugsweise bei etwa 1/4 der poloidalen Inselbreite gewählt ist.
  8. 8. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, g e -k e n n z e i c h n e t d u r c h eine pflugscharähnliche Ausbildung der Prallplatten und eine rauten- oder spindelförmige Querschnittsfläche zwischen ihnen.
  9. 9. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, g e -k e n n z e i c h n e t d u r c h blendenartige Führungsbleche (6) am Kragen der Pumpöffnung, die im wesentlichen tangential zu den Magnetfeld inseln verlaufen und die Schlitzbreite zwischen dem Leitblech (7) des Abschällimiters und dem Pumpstutzen begrenzen.
  10. 10. Anordnung nach Anspruch 9, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h Ee'nn'$tungen zur Erzeugung eines elektrischen Feldes zwischen den Führungsblechen (6) und den Prallplatten (5).
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0066206A1 (de) * 1981-05-21 1982-12-08 Kabushiki Kaisha Toshiba Torusförmiger Kernfusionsapparat
CN108802650A (zh) * 2018-07-17 2018-11-13 中国科学院合肥物质科学研究院 一种等离子体内撕裂模磁岛位置的实时探测系统及方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2632905A1 (de) * 1975-07-22 1977-07-14 Us Energy Strahlbegrenzer fuer thermonukleare fusionsvorrichtungen
US4073680A (en) * 1975-06-26 1978-02-14 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Toroidal band limiter for a plasma containment device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4073680A (en) * 1975-06-26 1978-02-14 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Toroidal band limiter for a plasma containment device
DE2632905A1 (de) * 1975-07-22 1977-07-14 Us Energy Strahlbegrenzer fuer thermonukleare fusionsvorrichtungen

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
IEEE Transactions on Plasma Science, Vol. PS-6, Nr. 3, Sept. 1978, S. 270-295 *
Physical Review Letters, Vol. 31, Nr. 16, 1973, S. 986-989 *
Physics Letters, Vol. 61A, Nr. 6, 1977, S. 385-387 *
Physikalische Blätter, Bd. 32, H. 12, 1976, S. 651-662 *
Proceedings of the Conference on Plasma Wall Interactions, Jülich, Okt. 1976, S. 609-618 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0066206A1 (de) * 1981-05-21 1982-12-08 Kabushiki Kaisha Toshiba Torusförmiger Kernfusionsapparat
CN108802650A (zh) * 2018-07-17 2018-11-13 中国科学院合肥物质科学研究院 一种等离子体内撕裂模磁岛位置的实时探测系统及方法
CN108802650B (zh) * 2018-07-17 2023-08-22 中国科学院合肥物质科学研究院 一种等离子体内撕裂模磁岛位置的实时探测方法

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