a brief history of controlled thermonuclear...
TRANSCRIPT
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
����������������� ���������������� ����������
������������
�� ���������������������������������������� ������������������ �
����������������������� !��������� �������� �"������ � ���� ���!����"�#������
��������������������� � ���� ����$�����%���"������ �
��������%� �$�� �������$�$�� ����������
��������� ����#��� �&"�'()*
���������������������������� ������������
�� !"�������#���������+��,�
����"�$�����%�����&�������� ������������$������������� ���� �������������������$�����������������&�������-������ ������������.�������� &������������� ������ ���� ����$������/
��' "�(��� ��)��������� �����������������$������������-�$���������&������� ����� ������������� ���������/
��' "�������#����*���� ���������������0�������������-������������ ���%�������� �&������&��������� ������� ��"������� �&�1���� �&�����+�,2��%����*/34��$�����������5� ��������$���������&�/����� � ��"��� ��.���������.�������������� ���$����%����'**�% �� ��������/�
��+�"�$���,�����5���� ��� �����������$�$�� ���&������ ����$�����&�� ������������������������1����2/�
���������������������������� �������
� ����$�� ����6�� �����-������� �����%�������� �����%� �&��'(7*0�/
8����������$���"�'(77-����� 9�� ��������%����:����&���$�� ��� �� ���� %��-
;�������.���������$������������$��.��� ������������$����� ���
�$���������� ������ �&������� ��/<
�$������������������=������������>���1�������$ �� ���%��%2-� �������� �������� ������������ ������$�� ��/�
� ����������������������$�$�� �������&�-�'/''/'(?,�. ���@�%��%/
!�& �� �&�.�����. ������ ���� �������� �����$��������$�$�� ������ �/�
���������������������������� �����������
-�*��� � ����������������.�/�����0� ��"���+1�2%�3�"�4��*���5
;������. �9��������%��&���������� �������� $�����������������������%����$ ������&��� ����"���$�� ���������������%��%� ��/����%�"�.�������&����������. ���A��������5��������%�������$�� ����� � �&�.���������� ����$��.�� �$� ��"�����&������&���B?***�$����#���&��8�. ��$���������� ����$���% &����� ����������. ������ ������&��� ���� ��.�����������.�����%�"����%���� �"������������������� ����$����� ��.���$���� ���$�/
///��.���.�������%������������. �9"���� �&�����6 ������������������� &������&����������������������C�����/�!���%�$���������������� ���������������������������"�8�. ������%��������%�����������������������������������$�� ����������/����. �&����������������� ����6�� ��������5� ������$������� ����������&���������������.����������� ����$�������A���"�8�. ���������������>�������������/�
���%������������. �9�%������� ����������������� ��������&����� ����6�� ������. �������������������������������� ��������� ����� ��/<
����������� ��������������
���������������������������� �������� �
��6����������� �����������������! 7�
��8�����D �9��-���������;���>���=���������<������ ����������������� ��8�%��������1���82�.��� �&������;� &�����$�E<������������/
�����������"�8���������-���&��� � ������ ���1;����������<2/�
����.����������-��6������.�����������@�%��%����8�.�����8 ��������8�%����������� ������ ���� �����$ ����������� 5���/
������ ������������1 �2� � ������%� ������������� ���� ��F���������&��������6�� �����;G��������&������ ���������%��<�G���-����% � �������� ���� ��/
��$�.�6��"�8�������������*�������������������������������������������������������� ����������������,���� ����*�����������������6� ���������������
���������������������������� �����������
#��������������2��! ���9!5�
�����8�!���������������������1 D2��D � ���1D 2����������� ����1����#��� �&2
����*����� ��������������������*�����
=�����!�7������������"�� ������ � ���� ��
���������������������������� �������������� ��
��:#���23�����5
�������������24�������5
���������������������������� �������������
��������������6�����;*��������2��!�5�
�����;����������������$���� �� $�����% � 9�� ��"�.� �� ����������� ����������������� �� %�������.� �� �� �������$����������������������6�� ������$����"� ������$����� ����$����������6 ����������� ������ ������������%��������������$������ ���� ��/���� ����������� $"� ���� �&��� ��������"������ &������������������������ ������������������������������.������������� ���� ������������� ����/H
1� �����������������-���� ������� �2
���������������������������� �������������
��+���������2��� ���6"�<��&5������ �����������������&� ��������������
�� �����������% � ���%�����&�������
�������������� ����I����&���������
����
$����'()(-�&���������� ��� ����$�$�� ����������������������.�����������������6�� �����
���������������������������� ����� ������
=���6�"���!1��,������$������J������$��� ����J$����� �����&�-����������� D"�D ��������������������1 �2��&������������� $��$�� �����������
��4�6������6� ���H�� ����%����K�$�$�� ��L���������������%��������������� �����$��������������$������� �&������������� ���%��.������� ��� ����������& �������$���� ��������� ��"�.��� �&������ ����%���������� �&���������������"�������� ���������6���& �&��������������$������ �������� ���"��6�� �����"�������& ���� �&������������/H
��A�.��6�� ������%� ��� �������"�#������"��������� ������������'()*0���1��'**����������%� ���� �������"�%����������$�.�������������2
��;�#��$������� ��'(?E�. �������%>�� ������$� � ����� ������� ������������� ���$����������$�� ����MN��� � � ��/
���������������������������� �������*��������*��������
�$��������� �����%�������������$�$ ������������-���������������$������� �&���� ����� � ������%� �����������&����� ���-
�����������1�� ������'(3O2-�'(E,����������1�������'(332-�'(E7��������)*�1���� �'(332-�'(E?
�� �-������� ����������
����������
�����1%��������2
������� &����������������1���;�A�J�<2���� �&-�
������������������������������������������������������������������������������������ ������� ��-���+�'/?��
��>1�;�#������������ ��� �� ��������;%�?&
���������������������������� ���;%�?&����
��1 �@;�������������������&�� ��A�;%�?&� �� �������1%������������������ �&2
�� !�"#!$�%%&'(&)�*���)&���)+�)+&�����,-)%&������
��)&�.�/�0���,1����
�� !��" -��$��'(+)����)���)2��)&��)������2�,-�)�������
�&)%�.�/�)&�0��2�,1��*�
���������������������������� �����6������
B�6��������������������������*���������������> 7���������� ���1��������%���2� �>�� ���1A!�2����� ��$��5�����1��2����� �&�1��� ��������������������������������2
P��������������$�����������I��� ����� �����&����� ��� ��������'(E*0�
����-���� $ �� ������ ���������� ����*���� %��P�Q������ �������. ��� ����� �&����� �&R����������-��A�J����� �&� ���� ��SP�;���������<�1���%�����2����������
B� �6����������$����������B#C�2;���=�� ���*5�P��%��������� � ������� &������$ �������������������$$ ������� &�������������������$����� �&��.���������� ����� ��������������
;����6�������������������-����%�����"����� �&������"�=@N"�///
���������������������������� ����6������
N�����������$�����$�� �����������3���3����$�4���.�/'
���������������������������� ���
��*��������*�
���>�B��� �����*��
���� �
���� ���
���������������������������� ���;�#&���������
��'(E?-�#������#��%��������&������� �-�$�� ���������� � � �� ��
��'(EE�'((*-����������������� &���� � � ���%��� "� D"� DD����������
��'((,-��&�����������)�������������� &���� � � ������������ ����$�����
��'((E-������$ ������� &�������"�������� �.�������$���������� ��1�N�2
$�.�6���������������������� ������� ����������� ���� � �D����
������������ �-�H������������������������������������������������������������������������������������������������� !"����������������������������������������������������������������������#�������$����������������������������������������������#��������%&'()&�����*����������������������������������������������*������������+�������������������������������������������������������(,-/H�
P��N���6���������������,**'����������� ��.�������1 ��� ����$� D��� � ��������������>���%�������$�'(((�$ ��������2
;�#&���(B&����1��� ��� ��������������������� �
������� ��������-�
���� ������������������������ �6�������6���������. ���������� ���$�$�� ����.��������6 � �������� �&��.����$����������E�F�� �$��������&���$������ �&������ �������. ���������� �����$$ ��������� �������� ��������� � ������������ ��������������� �� ��$��������������/�
��� ��������������*�������������������� �&����� ���� ������������ ���. ���������� ��T��$�$�� ����.������ �����.���$������������ ����$����������E�F�!/�
������ � ��"�������� % � ����$����������� &� � ��������������%���������/
;�#&���(B&����1��� ��� ������#�*�������*���������� ���������*
������� ��������-�
��������������������� ��% � ������� ���&��� ����$��������& ��������� ���$�����$�� ����������1���������������� �&���&������������������ �������2F�
����������������$�����$�������������1�������������������6�������.���������� ����$�������������2F�
��������� � ���%���� �&�������������������.���������� ����$������������������ � ������$���$$ ���"������6���� ����$�� &��&���������"���������� �������� ��/
;�#&�G�(B&����1��� ��� ������B��*����8�������
����& ���� �&��� ���������� &������� �����������%���������.� �� �������������%������$���������5� �������������������6 �������� ���������$��6 �� �&��MN�����%����1�������&��������� �2����������$�������/�
�������� ���$���� ��������������������%�� ������.������*������*�6�� ������� �� ���� �� �&�������5� ����������������& ���� �&���$������� ����������. ������ ����� &�����������������������&���������%��������������� ���6����#����/�
��������� &���������%�� �����������������*���6�� ���������$������������ ��������� ����� &�� ��� ���6 �� �&��6�� �����"��������������������.�����������*������������ ���������.�$����� � � �&���������$������/�
�������������������������������������������������*������������������%������$�������� �������������%���������/�
;�#&���(B&����1��� ��� ������B��*����8�������
����������������� �$�������%������������$���������5� ��������������� �6��������� ��������������*���������+ ���! �"���������� ��������� �&���� � ���"��������%����� ���/�
�������������������������*����$���������"������ ����������%���������������.�� ������������������/�
������ �.��$�����&�����$����������� �&������������������� ����� �&����� ���� ������������ ��� ��������������������& ���"�������� ������ &���������%����������������8���������.�����*��������� ��������� �������������������*����������������������� ��/�
���������������� �����������*����������� �����������*���������������$������$�� ���������"�������& ���� �&���5� ������������������������&����������$��6-��*/?�=�R�,�������������&��$�����-����������*/7�=��R�,�
;�#&���(B&����1��� ��� ������?����������8�������
��������� ���������������������� �������$�%��� �&������"������������������� ������� ��������������$���$ ������"��������� �&��$�%��������������/�
��,�����*�����������������. �������������$ ������"����% � ��"��6�������$���� ������"����� ��� ���������� ������������ ������%���������� ������� �&/�
���������������������. ����������� �������$����� ���� ������������ �������������������$�����$ �������%���������������$����� �� �&� ��������������$���$ ��������������% � ��/�
��J���� �&��������������%�������� ������� �&���$$ ������� �% � ���$�������������� �&/����� � ����������%�������$�����.�$������$��� ���������������������������%���������������� �������6�� ���������&�����/�@ &����$�������������������. ���%���� ������� ��������N�=J����������%��������������� �������%����$��6�����$��������� � ���/�
�������������6������� ����&���"�������� �� ����� ����������������6�������������������' ������������/�
;�#&���(#���' ��
�����,'��"�,**'-��������& ���� �&���� &���� � � ���.���������$������������"���������$ ������� &��������.����������� ��%������������������ ��/�
������� &��.�������� �����%����M�N�.����.�����B)?*="���� �������%�������������� ����������%� ���������� ���$��� % � ����$�������� &�/
������� �������������&���6�� �������������� �������$�� ������ ���.����. ����������� ��������� ����� ��%����$����6������� �������������������/������%����$������ &���������&����������"����������������� �&�� ��"������%��������������� $ �������������$�������%�� ����������������������$�������� ��/�
;�#&����������
�����%����$����&���������� ����������������� �� �&���������������>��-�
�����. �&�������������$�����D��>��� � ��"��������� ���������� �������� ���������������������/�
���� D��������� �������������$�������>��� ��'((("����������� ��,**7/�
�������%�������������� ��,**'"�������$��������>���������������$�,**7/�
���������U�����%� ��$��� ��������������%� ��$�������%����>� ����������>��� ��,**7"�����$ ��������� ��>� ���� ��N���%���,**?/�
���������"������������������������� � ��"��� ��"���� �"�����"�D����������"��������� ���������� ����������� D�/�
;�#&����������' 1
1$ &���-���N�F���������-�$�� �������������%������ ��2
;�#&�����������������������������������
����5�"��������6��� ����������7�6����88������5���������7�6���-9�������*,�/���������6�55�5��8�����5�������8�:��9��;���������
�5�������<�����8����$!'��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�
;�#&�������� ���� ���
1�� &����������� $$�����������S�2
;�#&����������� ���
�����������$������ �&������� ���$������������������&�� ��"�����.���$ �����������$������������� ��,**?/��������.���$ ��������$$������ ��� ������ �&���"� ��=���,**'/�D�����$���"��������������������������=����� ��"�D� ���$$�������� ������I������V�������!�������"�������������������������������� ��� �������������$������/
�������. �����.�$������������ ��,**7"���������� ��� ���� ��A����%���,**7�������������� ��������������� �&������������ ��"�$���.� ������������� ������������.��������/������������ �����.����"������� ��.���%��.������������������/
J�������,E"�,**?� ��.����$$ ������������������������. ���%��%� ��� ������� ������������/�������&�� �� ���������������������� � ��������� ������� ������������� �&���H� � ��&����������� H/�
1������6��������$����'*4"�.������ ����,*4��$����������������$$���������� &����������������N ������#��������$�����/������� � ��"��������$������U������ %�� ���. ���%���������� ������/�����������������$� � ���$��������������>���. ���%��%� ��� ������"�$���.� �������������� � ��������&������������ %�����%����?*4��$���������/�2
������������������� ��
������������������� ��
;�#&��������� �����������������' 9
J��,'/''/,**)"�= � ������$������������������ ����$����� ������� ������������$�� �����>��������1�� ��"��������� � ��"���� �"�����"��������%� ��$������"��������� ���������� ����������� � ����D�������$����� �2�������&���������� &�������&���������������%� ������� ������� �����J�&�� 9�� ��������. ��� �����������������$�� �������&����>��/
����� &����������������������������������������W�������� ����� ������.����������%���������� ������$��������������%� �=/���5������ �������%���������� ������$����������������� �� ��"�=/����W�=������N��X��!������/
;�#&����2���*����5��������
���
,������;�#&