Kernfusion im Kugelreaktor- Gitterelektroden

Gitterkathode
Wie durch das rote Glühen der Gitterkathode, kommt es durch den Beschuss mit bis zu 30kV beschleunigten Ionen bei hohen Ionenströmen zu einer starken Aufheizung des Materials. Die Wärmeenergie kann aufgrund der geringen Gasdichte und deren enormer Temperatur nur über die Halterung und durch Schwarzkörperstrahlung abgeführt werden. Die hierbei herrschende Materialtemperatur liegt je nach Betriebszustand des Reaktors deutlich über den Schmelzpunkten herkömmlicher Metalle und Stahllegierungen.

		Daher wurde die Kathode aus Wolfram gefertigt, dem Element mit dem höchsten Schmelzpunkt aller Reinmetalle (3422°C). Die Halterung wurde aus ebenfalls hoch schmelzendem Tantal gefertigt (Schmelzpunkt: 3017°C), das im Vergleich zu Wolfram relativ weich ist und sich gut mechanisch bearbeiten lässt Da die Halterung der Kathode auch gleichzeitig als Hochspannungszuführung dient, wurde sie gegenüber der Reaktorwand und Gitteranode durch ein System aus ineinander steckbaren Keramikröhrchen isoliert.
Hochspannungsdurchführung	Gitterkathode in Mitte der Vakuumkammer

Gitteranode mit sphärischer Filamentdrahtbespannung
Als große Besonderheiten verfügt die Kathode über einen zur Gitterstruktur parallel gespannten Filamentdraht der sowohl über die vertikalen als auch horizontalen Drahtabschnitte läuft und durch Keramikabstandshalter stufenweise geführt wird.
Die Kathode wurde aus einer 1mm starken X5CrNi18-10 Legierung gefertigt, da sich dieser Stahl durch seine gute plastische Verformbarkeit und Schweißbarkeit auszeichnet.


Diskussion für weitere Vorgehensweise	Gitteranode mit Keramikabstandhalter	Filamentdrahtbespannung

Die Gitteranode ist außen mit einem elektrisch isolierten Filamentdraht bespannt und an Keramik Abstandshaltern befestigt.


Gitteranode eingelegt in Vakuumhalbkugel	Gitteranode mit angeschlossener Stromzufuhr	Blick zur Hochspannungsdurchführung

Anordnung der Gitterelektroden im Kugelreaktor (Farnsworth Hirsch Fusor)