Plasmaheizung und Plasmastrom

Bis zur Zündung muss das Plasma von außen geheizt werden. Dafür stehen unterschiedliche Methoden zur Verfügung: Bei der Stromheizung wird ein elektrischer Strom durch das elektrisch leitfähige Plasma geschickt und erzeugt über den Widerstand Wärme im Plasma (ähnlich einer Kochplatte). Bei derHochfrequenzheizung (Prinzip "Mikrowellenherd")strahlt man elektromagnetische Wellen geeigneter Frequenz in das Plasma ein. Die Plasmateilchen nehmen Energie aus dem Feld der Welle auf und geben sie über Stöße an die anderen Teilchen weiter. Geeignete Resonanzen bieten die Kreisbewegungen der Ionen und Elektronen um die Magnetfeldlinien. Bei der Neutralteilchenheizung gebenTeilchen mit hoher Bewegungsenergie, die in das Plasma hineingeschossen werden, über Stöße ihre Energie an die Plasmateilchen ab und heizen sie auf.

Die resonante Wechselwirkung von Elektronen mit einfallenden Hochfrequenz-Wellen treibt einen parallelen Plasmastrom in Tokamaks und Stellaratoren. Diese Methode wird Elektronenzyklotronresonanz-Stromtrieb genannt (kurz ECCD) und wird üblicherweise für kollisionsfreie Plasmen modelliert. Während solche vereinfachten Modelle bei niedriger Kollisionalität ausreichend sind, kann jedoch die Stromtrieb-Effizienz bei höheren Kollisionalitäten, so wie sie zum Beispiel in Experimenten mit höheren Dichten auftreten, unterschätzt werden. W. Kernbichler et al. (Technische Universität Graz) modellieren ECCD auf der Grundlage verschiedener Annahmen.