Bonn 2000 – wissenschaftliches Programm

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P: Plasmaphysik

P 23: Magnetischer Einschluss (Poster)

P 23.6: Poster

Donnerstag, 6. April 2000, 17:00–19:30, Aula

Elektronen-Energien nach Wunsch für Fusions-Plasmen mit Vielfrequenz-EZR-Heizung — •H.J. Andrä und A. Heinen — Institut f. Kernphysik, Wilhelm-Klemm-Str.9, 48149 Muenster

Bei einer einzigen eingestrahlten Mikrowellenkreisfrequenz ω muß die Resonanzfeldstärke B_res(r^→′) = B_res0(r^→)· [1 + E_kin/(m₀c²)] mit der kinetischen Energie der Elektronen E_kin zunehmen, wobei B_res0(r^→) = (ω· m₀/e) die Resonanzfeldstärke für E_kin = 0 bedeutet, und B_res0(r^→) = const die Resonanzhyperfläche beschreibt. Elektronen, die bei r^→ anfänglich auf E_kin geheizt wurden, müßen sich also gegen die Gradientenkraft nach r^→′ bewegen, um dort weiter geheizt zu werden. Da sich nur wenige Elektronen von r^→ nach r^→′ bewegen, resultieren daraus die typischen, exponentiell abfallenden Elektronen-Energiespektren mit relativ kleiner mittlerer Energie.

Damit die Elektronen am gleichen Ort r^→ nach Energiegewinn auf E_kin weiter geheizt werden können, müssen sie dort einer kleineren Mikrowellenkreisfrequenz ω = e· B_res0(r^→)· c²/(m₀c² + E_kin) ausgesetzt werden. Um sie also am Ort r^→ von E_kin = 0 bis E_max effizient zu heizen, müssen sie einem kontinuierlichen Frequenzband von ω₀ = e · B_res0(r^→)/m₀ bis ω_min = e · B_res0(r^→)· c²/(m₀c² + E_max) ausgesetzt werden. Für die praktische Realisierung genügt es aber, unter Ausnützung der Resonanzbreite δω einen Frequenzkamm mit >(Δω/δω +1) Frequenzen einzustrahlen, wobei Δω = ω₀ − ω_min ist. In Simulationsrechnungen liefert diese Frequenzkammtechnik nahezu ideal flache Energiespektren bis E_max, so daß die mittlere Energie etwa <E>=E_max/2 wird, wobei E_max durch Δω eingestellt werden kann.