Schwerpunkte

Digitizer im Fusionsreaktor

Wie eine Garnele mit 2,5 Millionen Joule

05. Juni 2019, 13:30 Uhr   |  Markus Haller


Fortsetzung des Artikels von Teil 1 .

Abschusseinrichtung

Ganz ohne Magnetfeld kommt auch die Trägheitsfusion nicht aus. Allerdings wird es nicht zum Formen und Halten des Plasmas genutzt, sondern zur Beschleunigung des Projektils. Eine Entladung von rund 14 Millionen Ampere erzeugt für weniger als zwei Mikrosekunden ein starkes Magnetfeld, aus dem 200 kJ kinetischer Energie an das Projektil übertragen werden. Damit bewegt es sich mit rund 20 Kilometern pro Sekunde.

Durch den Aufprall auf ein Zielobjekt entsteht das Plasma für die Fusionsreaktion. Für die Magnetfelderzeugung sind sechs Kondensatorbänke nötig, die in einer Minute auf ca. 200 kV aufgeladen und in knapp zwei Mikrosekunden entladen werden. Pro Entladung werden 2,5 Millionen Joule aufgewendet.

Ein 256-Kanal-System mit 32 Digitizer-Karten in zwei 19“ PCs misst unter anderem die synchrone Entladung der Kondensatoren.
© Spectrum Instrumentation

Ein 256-Kanal-System mit 32 Digitizer-Karten in zwei 19“ PCs misst unter anderem die synchrone Entladung der Kondensatoren.

Digitizer aus Deutschland

Technisch anspruchsvoll ist der synchrone Betrieb aller sechs Kondensatorbänke im Nanosekundenbereich. Die elektrische Energie wird in 192 Kondensatoren gespeichert, die paarweise angeordnet sind. Jedes der 96 Paare wird durch einen eigenen Schalter gesteuert.

Zur Kontrolle der Entladesequenz erfassen nach dem Abfeuern Digitizer-Karten (M2i.4912-exp )vom deutschen Hersteller Spectrum Instrumentation einige hundert Messwerte jedes Kondensators und die Strom- und Spannungswerte von der Sensorik in den Kondensatorbänken mit einer Abtastrate von 10 MS/s. Mit »Star Hub«-Modulen werden die 32 Digitizer-Karten in zwei Bänken zu je 16 miteinander verbunden, um die Synchronität aller 256 Eingangskanäle zu gewährleisten.

Erfolgreicher Fusionsprozess bis 2024

Nach einem erfolgreichen Projektil-Abschuss mit drei Kondensatorbänken im letzten Jahr, ist mittlerweile der Betrieb mit allen sechs Bänken möglich. Bis 2024 soll ein erfolgreicher Fusionsprozess möglich sein. Damit ist die Technik nicht serienreif, sondern es bezeichnet die Schwelle, wenn ein Fusionsprozess mehr Energie liefert als für die Inbetriebnahme erforderlich ist.

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