Zeitschrift für Kernenergiewissenschaft und Energieerzeugungstechnologie

Strahlungswärmetransport durch Dampfplasma für Fusionswärmestromstudien und Anwendungen für elektrothermische Plasmaquellen

Nouf AlMousa, Leigh Winfrey, John Gilligan, Mohamed Bourham

Strahlungswärmetransport durch Dampfplasma für Fusionswärmestromstudien und Anwendungen für elektrothermische Plasmaquellen

Hohe Wärmeströme von bis zu 100 GW/m2 und mehr über eine Entladungsperiode von 100 bis 1000 μs können aus elektrothermischen (ET) Plasmaquellen aus der begrenzten Lichtbogenentladung erzeugt werden. Quellen mit einer Eingangsenergie von 10 kJ in einer Miniaturkapillare (4 mm Radius und 9 cm Länge) können einen Wärmestrom von 88,33 GW/m2 innerhalb der Kapillare erzeugen; Bei höheren Eingangsenergien können auch höhere Wärmeströme erzeugt werden. Derartig hohe Wärmeströme reichen aus, um den Energieeintrag bei harten Störungen in zukünftigen Fusions-Tokamak-Reaktoren zu simulieren, die zu Erosion und thermischer Verformung der Oberflächen der kritischen inneren Komponenten des Reaktors führen. Die Berechnung der erodierten Masse aufgrund intensiven transienten Strahlungswärmetransports zu den Oberflächen ist für die Bestimmung der Leistung, Haltbarkeit und Lebensdauer dieser Komponenten von entscheidender Bedeutung.