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2025-07-04T15:28:00Z

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'''Polywell''' (griech.-engl.: etwa „Vielfachmulde“) ist ein [[Kernfusionsreaktor]]-Konzept, das von [[Robert W. Bussard]] stammt. Es gehört zu den sogenannten ''Inertial Electrostatic Confinement'' (IEC)-Fusionskonzepten wie z. B. dem [[Farnsworth-Hirsch-Fusor]], denn die zur Fusion bestimmten [[Ion]]en werden durch ein [[elektrisches Feld]] zusammengehalten. Dieses Feld wird jedoch nicht von Hochspannungs-[[Elektrode]]n erzeugt, sondern von einer [[Elektron]]enwolke, die ihrerseits in einem mehr oder weniger kugelsymmetrischen [[Magnetfeld]] eingeschlossen ist.

Die Polywell-Entwicklungsarbeit wird von der EMC2 Fusion Development Corporation<ref>Website von {{Webarchiv|url=http://www.emc2fusion.org/ |wayback=20090329070036 |text=emc2fusion.org }}</ref> durchgeführt und von der [[United States Navy|US Navy]] finanziert. Als angestrebte Nutzung wurden bisher in erster Linie Raumfahrtantriebe, aber auch Stromerzeugung genannt.

== Beschreibung ==

[[Datei:Polywell With Externally Mounted Rings.png|thumbnail|'''Abbildung 1''':Skizze der Spulenanordnung für ein zentralsymmetrisches Magnetfeld]]

In einem [[Vakuum|Hochvakuumbehälter]] erzeugt eine Anzahl gleicher, räumlich dreidimensional angeordneter ringförmiger Spulen ein [[Radiärsymmetrie|zentralsymmetrisches]] Magnetfeld. Eine [[Elektron]]enwolke wird von diesem Feld nach der Art von [[Magnetische Flasche|magnetischen Spiegeln]] eingeschlossen und bildet eine elektrische [[Potential (Physik)|Potential]]mulde. Positiv geladene Ionen werden dieser Region zugeführt, von dem Potentialgefälle zum Mittelpunkt hin beschleunigt und sollen auf geschlossenen Bahnen so lange umlaufen, dass bei ihren Zusammenstößen genügend viele Kernfusionsreaktionen erfolgen. Einzelheiten über Art und Anordnung der Elektronen- und Ionenquellen sind bisher nicht veröffentlicht worden.

== Physikalische Bemerkungen ==

Die Ansammlung von Elektronen und Ionen in den elektrostatischen Fusionseinrichtungen ist nur bedingt vergleichbar mit dem thermischen [[Plasma (Physik)|Plasma]] anderer Fusionskonzepte wie [[Fusion mittels magnetischen Einschlusses]] oder [[Trägheitsfusion]]. In diesen entsteht das Plasma durch Stöße neutraler Atome oder Moleküle untereinander, ist also elektrisch neutral und thermisch im Gleichgewicht. Beim Polywell usw. ist dagegen ein geringer Elektronenüberschuss nötig, um die Potentialmulde zum Ioneneinschluss herzustellen, das Plasma ist also nicht neutral. Es ist auch nicht im thermischen Gleichgewicht, also nicht durch eine [[Temperatur]] beschreibbar, da Elektronen und Ionen aus getrennten Quellen mit vorgegebenen kinetischen Energien kommen und sich im Feld mit ortsabhängigen und örtlich gerichteten Geschwindigkeiten bewegen.<ref> Thomas J. Dolan: Review Article: [http://www.askmar.com/Fusion_files/Magnetic%20Electrostatic%20Plasma%20Confinement.pdf Magnetic Electrostatic Plasma Confinement] (PDF; 3,4 MB). ''Plasma Physics and Controlled Fusion'' 36 (1994), pp. 1539–1593.</ref>

Nahe dem Zentrum der Potentialmulde treten relativ hohe Ionengeschwindigkeiten auf. Daher können Energieverluste des Plasmas durch [[Bremsstrahlung]] wichtig werden. Dies wäre besonders bedeutsam bei der Bor-11-Proton-Fusionsreaktion (siehe [[Kernfusionsreaktor#Alternative Konzepte]]), deren Verwendung Bussard vorgeschlagen hat, weil sie keine freien [[Neutron]]en erzeugt. Er argumentierte, die Verluste durch Bremsstrahlung würden auch bei diesem Brennstoff nur 1/12 der erzeugten Fusionsenergie betragen,<ref>Robert W. Bussard: {{Webarchiv|url=http://www.askmar.com/Fusion_files/EMC2%20Reports/EMC2-0891-04%201991%20Bremmstrahlung%20Radiation%20Losses.pdf |wayback=20110914021318 |text=Bremsstrahlung Radiation Losses in Polywell Systems. }} (PDF; 428 kB) EMC2, 1991, Table 2, S. 6.</ref>
weil die hohen Geschwindigkeiten im Zentrum und der dadurch geringe Wirkungsquerschnitt für Coulombstöße der Ionen eine nennenswerte Abbremsung dort unwahrscheinlich machten. Hingegen legte Todd Rider 1995 dar, dass die Verluste durch Bremsstrahlung mit diesem Brennstoff die Produktion von Fusionsenergie um mindestens 20 % übertreffen würden.<ref>{{Literatur |Autor=T. H. Rider |Titel=Fundamental Limitations on Plasma Fusion Systems not in Thermodynamic Equilibrium |TitelErg=Dissertation |Format=PDF |KBytes=18700 |Hrsg=MIT |Datum=1995 |Fundstelle=S. 161-2 |Sprache=en |Online={{Webarchiv | url=http://dspace.mit.edu/bitstream/1721.1/11412/1/33227017.pdf | wayback=20070629215546 | text=Archiv-Version vom 29. Juni 2007}}}}, siehe auch: T. Rider: A general critique of internal-electrostatic confinement fusion systems. MIT, 1995.
</ref>

== Versuche und Ergebnisse ==

Bussard berichtete 2006 über den Versuchsaufbau WB-6 („Wiffleball 6“). Dieser hatte sechs Ringspulen, angeordnet auf den Flächen eines gedachten Würfels (Durchmesser ca. 30 cm). Mit WB-6 wurden bis zu 1 Milliarde [[Kernfusionsreaktor#Deuterium-Tritium-Reaktion|Deuterium]]-Deuterium-Fusionsreaktionen pro Sekunde erreicht.<ref>Robert W. Bussard: {{Webarchiv | url=http://www.askmar.com/ConferenceNotes/2006-9%20IAC%20Paper.pdf | wayback=20110929075949 | text=The Advent of Clean Nuclear Fusion: Superperformance Space Power and Propulsion.}} (PDF; 990 kB) ''57th International Astronautical Congress (IAC)'', Valencia (Spanien) 2006.</ref> Das entspricht einer [[Leistung (Physik)|Fusionsleistung]]
von etwa 0,6 Milliwatt; der elektrische Leistungsbedarf der Apparatur beim Versuch dürfte mindestens einige hundert Watt betragen haben.

Bei EMC2 wurden danach die Anlagen WB-7 und WB-8 gebaut und betrieben. Möglicherweise (nur undeutlich einer Abbildung zu entnehmen) wurden zumindest bei WB-7, um der Kugelsymmetrie näher zu kommen, acht Spulen in [[Oktaeder]]- oder 12 Spulen in [[Dodekaeder]]-Anordnung verwendet. EMC2 lehnt es mit Hinweis auf die Rechte des Auftraggebers US Navy ab, genaue Einzelheiten und Messergebnisse zu veröffentlichen.<ref>{{Internetquelle |url=http://cosmiclog.msnbc.msn.com/_news/2011/05/10/6619613-fusion-goes-forward-from-the-fringe |titel=Fusion goes forward from the fringe |autor=Alan Boyle |werk=CosmicLog |datum=2011-05-10 |sprache=en |zugriff=1970-01-01 |abruf-verborgen=1 |archiv-url=https://web.archive.org/web/20120318221623/http://cosmiclog.msnbc.msn.com/_news/2011/05/10/6619613-fusion-goes-forward-from-the-fringe |archiv-datum=2012-03-18}}</ref> Die Apparatur WB-8, an der zurzeit (2011) anscheinend der Experimentierbetrieb läuft, soll nach Bericht der Firma<ref>{{Internetquelle |werk=recovery.gov |url=http://www.recovery.gov/Transparency/RecipientReportedData/pages/RecipientProjectSummary508.aspx?AwardIdSur=46419&AwardType=Contracts |titel=ENERGY/MATTER CONVERSION CORPORATION |datum=2011 |sprache=en |zugriff=1970-01-01 |abruf-verborgen=1 |archiv-url=https://web.archive.org/web/20131004212944/http://www.recovery.gov/Transparency/RecipientReportedData/pages/RecipientProjectSummary508.aspx?AwardIdSur=46419&AwardType=Contracts |archiv-datum=2013-10-04}}</ref> ausgezeichnete Plasmaeinschluss-Eigenschaften zeigen.

Laut Bussard würde ein Reaktor mit einem Radius von 1,5 Metern einen Netto-Energiegewinn von vielen Megawatt erreichen.<ref>Bussard, Robert: {{Webarchiv | url=http://www.askmar.com/ConferenceNotes/2006-9%20IAC%20Paper.pdf | wayback=20110929075949 | text=The Advent of Clean Nuclear Fusion: Superperformance Space Power and Propulsion}} (PDF; 990 kB), S. 2.</ref>

== Einzelnachweise ==
<references />

== Weblinks ==

* [http://www.emc2fusion.org/ EMC2]
* [http://www.strout.net/info/science/polywell/index.html The "Polywell" Approach to Fusion]
* [https://www.youtube.com/watch?v=jmp1cg3-WDY IEC Fusion for Dummies] Video mit einer vereinfachten grafischen Erklärung der Elektronenspeicherung im Polywell.
* [http://www.askmar.com/Fusion.html Umfassende Linksammlung zur IEC Fusion]
* [http://www.strout.net/info/science/polywell/index.html Linksammlung zum Polywell]
* [http://www.talk-polywell.org/bb/index.php Talk-Polywell.org] Ein Diskussionsforum für die Polywell-Fusion.
* [http://prometheusfusionperfection.com/ Ein Blog dokumentiert Amateurexperimente]

[[Kategorie:Kernfusionsreaktor]]
[[Kategorie:Kernenergie (Vereinigte Staaten)]]

Polywell - Versionsgeschichte

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