a brief history of controlled thermonuclear...

34
2267-22 Joint ITER-IAEA-ICTP Advanced Workshop on Fusion and Plasma Physics KENDL Alexander 3 - 14 October 2011 Universitat Innsbruck AG Komplexe Systeme, Institut Fur Ionenphysik und Angewandte Physik Technikerstrabe 25/8, A-6020 Innsbruck AUSTRIA SHUKLA Padma Kant Ruhr-Universitaet Bochum Institute For Theoretical Physics Facultat F.Physik-Astronomie Universitatsstr. 150, 44780 Bochum GERMANY A brief history of controlled thermonuclear fusion

Upload: others

Post on 23-Apr-2020

9 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: A brief history of controlled thermonuclear fusionindico.ictp.it/event/a10172/session/69/contribution/40/material/0/1.pdf · Title: A brief history of controlled thermonuclear fusion

2267-22

Joint ITER-IAEA-ICTP Advanced Workshop on Fusion and Plasma Physics

KENDL Alexander

3 - 14 October 2011

Universitat Innsbruck AG Komplexe Systeme, Institut Fur Ionenphysik und Angewandte Physik

Technikerstrabe 25/8, A-6020 Innsbruck AUSTRIA

SHUKLA Padma KantRuhr-Universitaet Bochum Institute For Theoretical Physics

Facultat F.Physik-Astronomie Universitatsstr. 150, 44780 Bochum

GERMANY

A brief history of controlled thermonuclear fusion

Page 2: A brief history of controlled thermonuclear fusionindico.ictp.it/event/a10172/session/69/contribution/40/material/0/1.pdf · Title: A brief history of controlled thermonuclear fusion

����������������� ���������������� ����������

������������

�� ���������������������������������������� ������������������ �

����������������������� !��������� �������� �"������ � ���� ���!����"�#������

��������������������� � ���� ����$�����%���"������ �

Page 3: A brief history of controlled thermonuclear fusionindico.ictp.it/event/a10172/session/69/contribution/40/material/0/1.pdf · Title: A brief history of controlled thermonuclear fusion

��������%� �$�� �������$�$�� ����������

��������� ����#��� �&"�'()*

Page 4: A brief history of controlled thermonuclear fusionindico.ictp.it/event/a10172/session/69/contribution/40/material/0/1.pdf · Title: A brief history of controlled thermonuclear fusion

���������������������������� ������������

�� !"�������#���������+��,�

����"�$�����%�����&�������� ������������$������������� ���� �������������������$�����������������&�������-������ ������������.�������� &������������� ������ ���� ����$������/

��' "�(��� ��)��������� �����������������$������������-�$���������&������� ����� ������������� ���������/

��' "�������#����*���� ���������������0�������������-������������ ���%�������� �&������&��������� ������� ��"������� �&�1���� �&�����+�,2��%����*/34��$�����������5� ��������$���������&�/����� � ��"��� ��.���������.�������������� ���$����%����'**�% �� ��������/�

��+�"�$���,�����5���� ��� �����������$�$�� ���&������ ����$�����&�� ������������������������1����2/�

Page 5: A brief history of controlled thermonuclear fusionindico.ictp.it/event/a10172/session/69/contribution/40/material/0/1.pdf · Title: A brief history of controlled thermonuclear fusion

���������������������������� �������

� ����$�� ����6�� �����-������� �����%�������� �����%� �&��'(7*0�/

8����������$���"�'(77-����� 9�� ��������%����:����&���$�� ��� �� ���� %��-

;�������.���������$������������$��.��� ������������$����� ���

�$���������� ������ �&������� ��/<

�$������������������=������������>���1�������$ �� ���%��%2-� �������� �������� ������������ ������$�� ��/�

� ����������������������$�$�� �������&�-�'/''/'(?,�. ���@�%��%/

!�& �� �&�.�����. ������ ���� �������� �����$��������$�$�� ������ �/�

Page 6: A brief history of controlled thermonuclear fusionindico.ictp.it/event/a10172/session/69/contribution/40/material/0/1.pdf · Title: A brief history of controlled thermonuclear fusion

���������������������������� �����������

-�*��� � ����������������.�/�����0� ��"���+1�2%�3�"�4��*���5

;������. �9��������%��&���������� �������� $�����������������������%����$ ������&��� ����"���$�� ���������������%��%� ��/����%�"�.�������&����������. ���A��������5��������%�������$�� ����� � �&�.���������� ����$��.�� �$� ��"�����&������&���B?***�$����#���&��8�. ��$���������� ����$���% &����� ����������. ������ ������&��� ���� ��.�����������.�����%�"����%���� �"������������������� ����$����� ��.���$���� ���$�/

///��.���.�������%������������. �9"���� �&�����6 ������������������� &������&����������������������C�����/�!���%�$���������������� ���������������������������"�8�. ������%��������%�����������������������������������$�� ����������/����. �&����������������� ����6�� ��������5� ������$������� ����������&���������������.����������� ����$�������A���"�8�. ���������������>�������������/�

���%������������. �9�%������� ����������������� ��������&����� ����6�� ������. �������������������������������� ��������� ����� ��/<

����������� ��������������

Page 7: A brief history of controlled thermonuclear fusionindico.ictp.it/event/a10172/session/69/contribution/40/material/0/1.pdf · Title: A brief history of controlled thermonuclear fusion

���������������������������� �������� �

��6����������� �����������������! 7�

��8�����D �9��-���������;���>���=���������<������ ����������������� ��8�%��������1���82�.��� �&������;� &�����$�E<������������/

�����������"�8���������-���&��� � ������ ���1;����������<2/�

����.����������-��6������.�����������@�%��%����8�.�����8 ��������8�%����������� ������ ���� �����$ ����������� 5���/

������ ������������1 �2� � ������%� ������������� ���� ��F���������&��������6�� �����;G��������&������ ���������%��<�G���-����% � �������� ���� ��/

��$�.�6��"�8�������������*�������������������������������������������������������� ����������������,���� ����*�����������������6� ���������������

Page 8: A brief history of controlled thermonuclear fusionindico.ictp.it/event/a10172/session/69/contribution/40/material/0/1.pdf · Title: A brief history of controlled thermonuclear fusion

���������������������������� �����������

#��������������2��! ���9!5�

�����8�!���������������������1 D2��D � ���1D 2����������� ����1����#��� �&2

����*����� ��������������������*�����

=�����!�7������������"�� ������ � ���� ��

Page 9: A brief history of controlled thermonuclear fusionindico.ictp.it/event/a10172/session/69/contribution/40/material/0/1.pdf · Title: A brief history of controlled thermonuclear fusion

���������������������������� �������������� ��

��:#���23�����5

�������������24�������5

Page 10: A brief history of controlled thermonuclear fusionindico.ictp.it/event/a10172/session/69/contribution/40/material/0/1.pdf · Title: A brief history of controlled thermonuclear fusion

���������������������������� �������������

��������������6�����;*��������2��!�5�

�����;����������������$���� �� $�����% � 9�� ��"�.� �� ����������� ����������������� �� %�������.� �� �� �������$����������������������6�� ������$����"� ������$����� ����$����������6 ����������� ������ ������������%��������������$������ ���� ��/���� ����������� $"� ���� �&��� ��������"������ &������������������������ ������������������������������.������������� ���� ������������� ����/H

1� �����������������-���� ������� �2

Page 11: A brief history of controlled thermonuclear fusionindico.ictp.it/event/a10172/session/69/contribution/40/material/0/1.pdf · Title: A brief history of controlled thermonuclear fusion

���������������������������� �������������

��+���������2��� ���6"�<��&5������ �����������������&� ��������������

�� �����������% � ���%�����&�������

�������������� ����I����&���������

����

$����'()(-�&���������� ��� ����$�$�� ����������������������.�����������������6�� �����

Page 12: A brief history of controlled thermonuclear fusionindico.ictp.it/event/a10172/session/69/contribution/40/material/0/1.pdf · Title: A brief history of controlled thermonuclear fusion

���������������������������� ����� ������

=���6�"���!1��,������$������J������$��� ����J$����� �����&�-����������� D"�D ��������������������1 �2��&������������� $��$�� �����������

��4�6������6� ���H�� ����%����K�$�$�� ��L���������������%��������������� �����$��������������$������� �&������������� ���%��.������� ��� ����������& �������$���� ��������� ��"�.��� �&������ ����%���������� �&���������������"�������� ���������6���& �&��������������$������ �������� ���"��6�� �����"�������& ���� �&������������/H

��A�.��6�� ������%� ��� �������"�#������"��������� ������������'()*0���1��'**����������%� ���� �������"�%����������$�.�������������2

��;�#��$������� ��'(?E�. �������%>�� ������$� � ����� ������� ������������� ���$����������$�� ����MN��� � � ��/

Page 13: A brief history of controlled thermonuclear fusionindico.ictp.it/event/a10172/session/69/contribution/40/material/0/1.pdf · Title: A brief history of controlled thermonuclear fusion

���������������������������� �������*��������*��������

�$��������� �����%�������������$�$ ������������-���������������$������� �&���� ����� � ������%� �����������&����� ���-

�����������1�� ������'(3O2-�'(E,����������1�������'(332-�'(E7��������)*�1���� �'(332-�'(E?

�� �-������� ����������

����������

�����1%��������2

������� &����������������1���;�A�J�<2���� �&-�

������������������������������������������������������������������������������������ ������� ��-���+�'/?��

��>1�;�#������������ ��� �� ��������;%�?&

Page 14: A brief history of controlled thermonuclear fusionindico.ictp.it/event/a10172/session/69/contribution/40/material/0/1.pdf · Title: A brief history of controlled thermonuclear fusion

���������������������������� ���;%�?&����

��1 �@;�������������������&�� ��A�;%�?&� �� �������1%������������������ �&2

�� !�"#!$�%%&'(&)�*���)&���)+�)+&�����,-)%&������

��)&�.�/�0���,1����

�� !��" -��$��'(+)����)���)2��)&��)������2�,-�)�������

�&)%�.�/�)&�0��2�,1��*�

Page 15: A brief history of controlled thermonuclear fusionindico.ictp.it/event/a10172/session/69/contribution/40/material/0/1.pdf · Title: A brief history of controlled thermonuclear fusion

���������������������������� �����6������

B�6��������������������������*���������������> 7���������� ���1��������%���2� �>�� ���1A!�2����� ��$��5�����1��2����� �&�1��� ��������������������������������2

P��������������$�����������I��� ����� �����&����� ��� ��������'(E*0�

����-���� $ �� ������ ���������� ����*���� %��P�Q������ �������. ��� ����� �&����� �&R����������-��A�J����� �&� ���� ��SP�;���������<�1���%�����2����������

B� �6����������$����������B#C�2;���=�� ���*5�P��%��������� � ������� &������$ �������������������$$ ������� &�������������������$����� �&��.���������� ����� ��������������

;����6�������������������-����%�����"����� �&������"�=@N"�///

Page 16: A brief history of controlled thermonuclear fusionindico.ictp.it/event/a10172/session/69/contribution/40/material/0/1.pdf · Title: A brief history of controlled thermonuclear fusion

���������������������������� ����6������

N�����������$�����$�� �����������3���3����$�4���.�/'

Page 17: A brief history of controlled thermonuclear fusionindico.ictp.it/event/a10172/session/69/contribution/40/material/0/1.pdf · Title: A brief history of controlled thermonuclear fusion

���������������������������� ���

��*��������*�

���>�B��� �����*��

���� �

���� ���

Page 18: A brief history of controlled thermonuclear fusionindico.ictp.it/event/a10172/session/69/contribution/40/material/0/1.pdf · Title: A brief history of controlled thermonuclear fusion

���������������������������� ���;�#&���������

��'(E?-�#������#��%��������&������� �-�$�� ���������� � � �� ��

��'(EE�'((*-����������������� &���� � � ���%��� "� D"� DD����������

��'((,-��&�����������)�������������� &���� � � ������������ ����$�����

��'((E-������$ ������� &�������"�������� �.�������$���������� ��1�N�2

$�.�6���������������������� ������� ����������� ���� � �D����

������������ �-�H������������������������������������������������������������������������������������������������� !"����������������������������������������������������������������������#�������$����������������������������������������������#��������%&'()&�����*����������������������������������������������*������������+�������������������������������������������������������(,-/H�

P��N���6���������������,**'����������� ��.�������1 ��� ����$� D��� � ��������������>���%�������$�'(((�$ ��������2

Page 19: A brief history of controlled thermonuclear fusionindico.ictp.it/event/a10172/session/69/contribution/40/material/0/1.pdf · Title: A brief history of controlled thermonuclear fusion

;�#&���(B&����1��� ��� ��������������������� �

������� ��������-�

���� ������������������������ �6�������6���������. ���������� ���$�$�� ����.��������6 � �������� �&��.����$����������E�F�� �$��������&���$������ �&������ �������. ���������� �����$$ ��������� �������� ��������� � ������������ ��������������� �� ��$��������������/�

��� ��������������*�������������������� �&����� ���� ������������ ���. ���������� ��T��$�$�� ����.������ �����.���$������������ ����$����������E�F�!/�

������ � ��"�������� % � ����$����������� &� � ��������������%���������/

Page 20: A brief history of controlled thermonuclear fusionindico.ictp.it/event/a10172/session/69/contribution/40/material/0/1.pdf · Title: A brief history of controlled thermonuclear fusion

;�#&���(B&����1��� ��� ������#�*�������*���������� ���������*

������� ��������-�

��������������������� ��% � ������� ���&��� ����$��������& ��������� ���$�����$�� ����������1���������������� �&���&������������������ �������2F�

����������������$�����$�������������1�������������������6�������.���������� ����$�������������2F�

��������� � ���%���� �&�������������������.���������� ����$������������������ � ������$���$$ ���"������6���� ����$�� &��&���������"���������� �������� ��/

Page 21: A brief history of controlled thermonuclear fusionindico.ictp.it/event/a10172/session/69/contribution/40/material/0/1.pdf · Title: A brief history of controlled thermonuclear fusion

;�#&�G�(B&����1��� ��� ������B��*����8�������

����& ���� �&��� ���������� &������� �����������%���������.� �� �������������%������$���������5� �������������������6 �������� ���������$��6 �� �&��MN�����%����1�������&��������� �2����������$�������/�

�������� ���$���� ��������������������%�� ������.������*������*�6�� ������� �� ���� �� �&�������5� ����������������& ���� �&���$������� ����������. ������ ����� &�����������������������&���������%��������������� ���6����#����/�

��������� &���������%�� �����������������*���6�� ���������$������������ ��������� ����� &�� ��� ���6 �� �&��6�� �����"��������������������.�����������*������������ ���������.�$����� � � �&���������$������/�

�������������������������������������������������*������������������%������$�������� �������������%���������/�

Page 22: A brief history of controlled thermonuclear fusionindico.ictp.it/event/a10172/session/69/contribution/40/material/0/1.pdf · Title: A brief history of controlled thermonuclear fusion

;�#&���(B&����1��� ��� ������B��*����8�������

����������������� �$�������%������������$���������5� ��������������� �6��������� ��������������*���������+ ���! �"���������� ��������� �&���� � ���"��������%����� ���/�

�������������������������*����$���������"������ ����������%���������������.�� ������������������/�

������ �.��$�����&�����$����������� �&������������������� ����� �&����� ���� ������������ ��� ��������������������& ���"�������� ������ &���������%����������������8���������.�����*��������� ��������� �������������������*����������������������� ��/�

���������������� �����������*����������� �����������*���������������$������$�� ���������"�������& ���� �&���5� ������������������������&����������$��6-��*/?�=�R�,�������������&��$�����-����������*/7�=��R�,�

Page 23: A brief history of controlled thermonuclear fusionindico.ictp.it/event/a10172/session/69/contribution/40/material/0/1.pdf · Title: A brief history of controlled thermonuclear fusion

;�#&���(B&����1��� ��� ������?����������8�������

��������� ���������������������� �������$�%��� �&������"������������������� ������� ��������������$���$ ������"��������� �&��$�%��������������/�

��,�����*�����������������. �������������$ ������"����% � ��"��6�������$���� ������"����� ��� ���������� ������������ ������%���������� ������� �&/�

���������������������. ����������� �������$����� ���� ������������ �������������������$�����$ �������%���������������$����� �� �&� ��������������$���$ ��������������% � ��/�

��J���� �&��������������%�������� ������� �&���$$ ������� �% � ���$�������������� �&/����� � ����������%�������$�����.�$������$��� ���������������������������%���������������� �������6�� ���������&�����/�@ &����$�������������������. ���%���� ������� ��������N�=J����������%��������������� �������%����$��6�����$��������� � ���/�

�������������6������� ����&���"�������� �� ����� ����������������6�������������������' ������������/�

Page 24: A brief history of controlled thermonuclear fusionindico.ictp.it/event/a10172/session/69/contribution/40/material/0/1.pdf · Title: A brief history of controlled thermonuclear fusion

;�#&���(#���' ��

�����,'��"�,**'-��������& ���� �&���� &���� � � ���.���������$������������"���������$ ������� &��������.����������� ��%������������������ ��/�

������� &��.�������� �����%����M�N�.����.�����B)?*="���� �������%�������������� ����������%� ���������� ���$��� % � ����$�������� &�/

������� �������������&���6�� �������������� �������$�� ������ ���.����. ����������� ��������� ����� ��%����$����6������� �������������������/������%����$������ &���������&����������"����������������� �&�� ��"������%��������������� $ �������������$�������%�� ����������������������$�������� ��/�

Page 25: A brief history of controlled thermonuclear fusionindico.ictp.it/event/a10172/session/69/contribution/40/material/0/1.pdf · Title: A brief history of controlled thermonuclear fusion

;�#&����������

�����%����$����&���������� ����������������� �� �&���������������>��-�

�����. �&�������������$�����D��>��� � ��"��������� ���������� �������� ���������������������/�

���� D��������� �������������$�������>��� ��'((("����������� ��,**7/�

�������%�������������� ��,**'"�������$��������>���������������$�,**7/�

���������U�����%� ��$��� ��������������%� ��$�������%����>� ����������>��� ��,**7"�����$ ��������� ��>� ���� ��N���%���,**?/�

���������"������������������������� � ��"��� ��"���� �"�����"�D����������"��������� ���������� ����������� D�/�

Page 26: A brief history of controlled thermonuclear fusionindico.ictp.it/event/a10172/session/69/contribution/40/material/0/1.pdf · Title: A brief history of controlled thermonuclear fusion

;�#&����������' 1

1$ &���-���N�F���������-�$�� �������������%������ ��2

Page 27: A brief history of controlled thermonuclear fusionindico.ictp.it/event/a10172/session/69/contribution/40/material/0/1.pdf · Title: A brief history of controlled thermonuclear fusion

;�#&�����������������������������������

����5�"��������6��� ����������7�6����88������5���������7�6���-9�������*,�/���������6�55�5��8�����5�������8�:��9��;���������

�5�������<�����8����$!'��5�������������8����$�'��5�����:�������$�7'��/����:�5��5���������=�%�0��5��������:����7��������$.%�'��

�������5����>�=�%�0��5��������:����7��������$8%�'�

?����>���:����=�%�0��5��������:��$@%�'�

�����8�5����58�=�+)������8����$��'��

�5�����9�5�����5����������:�������55�8�����5���>���������:�������8��9��7�6���

��,1�$2�,1'����)�2�,1����$)&�,1���'���*���

+)�����)������,-�$�2�,-'�)2��)&�)�)*%�

)��)��&2���+2&����2�,1�

Page 28: A brief history of controlled thermonuclear fusionindico.ictp.it/event/a10172/session/69/contribution/40/material/0/1.pdf · Title: A brief history of controlled thermonuclear fusion

;�#&�������� ���� ���

1�� &����������� $$�����������S�2

Page 29: A brief history of controlled thermonuclear fusionindico.ictp.it/event/a10172/session/69/contribution/40/material/0/1.pdf · Title: A brief history of controlled thermonuclear fusion

;�#&����������� ���

�����������$������ �&������� ���$������������������&�� ��"�����.���$ �����������$������������� ��,**?/��������.���$ ��������$$������ ��� ������ �&���"� ��=���,**'/�D�����$���"��������������������������=����� ��"�D� ���$$�������� ������I������V�������!�������"�������������������������������� ��� �������������$������/

�������. �����.�$������������ ��,**7"���������� ��� ���� ��A����%���,**7�������������� ��������������� �&������������ ��"�$���.� ������������� ������������.��������/������������ �����.����"������� ��.���%��.������������������/

J�������,E"�,**?� ��.����$$ ������������������������. ���%��%� ��� ������� ������������/�������&�� �� ���������������������� � ��������� ������� ������������� �&���H� � ��&����������� H/�

1������6��������$����'*4"�.������ ����,*4��$����������������$$���������� &����������������N ������#��������$�����/������� � ��"��������$������U������ %�� ���. ���%���������� ������/�����������������$� � ���$��������������>���. ���%��%� ��� ������"�$���.� �������������� � ��������&������������ %�����%����?*4��$���������/�2

Page 30: A brief history of controlled thermonuclear fusionindico.ictp.it/event/a10172/session/69/contribution/40/material/0/1.pdf · Title: A brief history of controlled thermonuclear fusion

������������������� ��

Page 31: A brief history of controlled thermonuclear fusionindico.ictp.it/event/a10172/session/69/contribution/40/material/0/1.pdf · Title: A brief history of controlled thermonuclear fusion

������������������� ��

Page 32: A brief history of controlled thermonuclear fusionindico.ictp.it/event/a10172/session/69/contribution/40/material/0/1.pdf · Title: A brief history of controlled thermonuclear fusion

;�#&��������� �����������������' 9

J��,'/''/,**)"�= � ������$������������������ ����$����� ������� ������������$�� �����>��������1�� ��"��������� � ��"���� �"�����"��������%� ��$������"��������� ���������� ����������� � ����D�������$����� �2�������&���������� &�������&���������������%� ������� ������� �����J�&�� 9�� ��������. ��� �����������������$�� �������&����>��/

����� &����������������������������������������W�������� ����� ������.����������%���������� ������$��������������%� �=/���5������ �������%���������� ������$����������������� �� ��"�=/����W�=������N��X��!������/

Page 33: A brief history of controlled thermonuclear fusionindico.ictp.it/event/a10172/session/69/contribution/40/material/0/1.pdf · Title: A brief history of controlled thermonuclear fusion

;�#&����2���*����5��������

���

Page 34: A brief history of controlled thermonuclear fusionindico.ictp.it/event/a10172/session/69/contribution/40/material/0/1.pdf · Title: A brief history of controlled thermonuclear fusion

,������;�#&