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Stellarator

Stellarator

Der Stellarator ist ein Funktionsprinzip für Fusionsreaktoren. Er ist eine Erfindung von Lyman Spitzer, und die ersten Exemplare wurden 1951 im Princeton-Labor für Plasmaphysik gebaut. Der Name dieses frühen Fusionskonzeptes soll an die Kernfusion als Energiequelle der Sterne (lateinisch stella) erinnern. Stern

Allgemein

In einem Stellarator wird Plasma mit Hilfe eines magnetischen Käfigs gefangengehalten. Jedoch hat der Stellarator im Gegensatz zum Tokamak nur ein einziges Spulensystem ohne Transformator, wodurch der Stellarator für den Dauerbetrieb in einem Fusionsreaktor geeignet ist. Der poloidale Anteil des einschließenden Magnetfeldes wird nicht durch den intrinsischen Plasmastrom, sondern durch externe gewundene Spulen erzeugt.

Magnetspulen

Die Magnetspule eines Stellarators besteht im Gegensatz zu der im Tokamak aus biegbaren Kupferlitzen, die wickelförmig eingelegt werden. Die Festigkeit wird durch Glasfaserbänder und Kunstharz erzeugt. Im Wendelstein 7-X werden supraleitende Niob/Titan-Spulen verwendet, mit denen ein Magnetfeld von rund 6 Tesla an den Magnetspulen und ca. 3 Tesla auf der Magnetfeldachse erzeugt werden können. Zum Kühlen der Kabel wird flüssiges Helium eingesetzt. Daher sind die Kabel von einer heliumdichten Aluminiumhülle umgeben. Beim Biegen der einzelnen Spulen ist das verwendete Material weich, kann aber nach dem Biegen ausgekühlt und gehärtet werden, was ein perfektes Ergebnis der Spulen ermöglicht.

Das Plasmagefäß

Das Plasmagefäß, in dem das Plasma zusätzlich außer von dem Magnetfeldkäfig gehalten wird, muss hochvakuumdicht sein, um das Eindringen von Luft und das damit verbundene Erlöschen des Plasmas sowie das Entweichen von Brennstoff zu verhindern. Daher kommt als Material nur Edelstahl in Frage.

Erste Umsetzungen von Stellaratoren


- Wendelstein 7-AS
- Wendelstein 7-X Kategorie:Kernphysik Kategorie:Kernenergie Kategorie:Plasmaphysik

Fusionsreaktor

Als Kernfusionsreaktor bezeichnet man nukleare Reaktoren, die durch Verschmelzung (Fusion) von Atomkernen Wärme und damit wiederum Strom erzeugen. Bisher ist es noch nicht gelungen, Kernfusionsreaktoren zu bauen, die dauerhaft mehr elektrische Energie erbringen, als sie für die Fusion aufnehmen müssen. Gelänge es, einen solchen Reaktor zu bauen, könnte er aber mit vergleichsweise geringem Brennstoffverbrauch große Mengen an Strom liefern. An Kernfusionsreaktoren wird seit etwa 1960 intensiv geforscht. Die grundlegenden nuklearen Reaktionen und deren immenses Potenzial zur Energiefreisetzung sind durch die Entwicklung der Wasserstoffbombe bestens bekannt. Jedoch verläuft dort die Reaktion unkontrolliert. Die erste kontrollierte Kernfusion gelang 1970 mit Tokamak 3 in der Sowjetunion. Die meisten Experten schätzen – seit Jahrzehnten – dass die ersten kommerziellen Kernfusionsreaktoren erst ungefähr in fünfzig Jahren zu erwarten sind. Hauptproblem ist die Beherrschung der für die Kernfusion notwendigen hohen Drücke und Temperaturen. Der erste Versuchsreaktor, der mehr Energie erzeugen soll, als zum Aufbau des Fusionsplasmas benötigt wird, ist der ITER, dessen Planungsphase abgeschlossen ist. Die Europäische Union, die USA, Japan, die Volksrepublik China, Russland und Südkorea gaben am 28. Juni 2005 nach langen Verhandlungen den Startschuss für den Bau des so genannten ITER-Reaktors bekannt. Sie beschlossen, für insgesamt 9,6 Milliarden Euro einen Versuchsreaktor in Cadarache in Südfrankreich zu bauen. Er soll 20 Jahre lang betrieben werden. Cadarache

Für und Wider

Machbarkeit und Kosten

Das Kernproblem ist der Einschluss des heißen Wasserstoffplasmas bei einer Dichte und einer Temperatur (100 Mio. Kelvin), bei der die Kernfusion stattfinden kann. Es ist noch nicht klar, inwiefern die Kernfusion mit herkömmlichen Energiequellen konkurrieren könnte, da man zwar mit nur geringen Kosten für den Brennstoff rechnen müsse, der Bau des eigentlichen Reaktors jedoch einen erheblichen finanziellen Kraftakt bedeutet. Aktuelle Berechnungen (2005) gehen von einem Kostenaufwand von rund 4,8 Mrd. EUR aus, um einen funktionstüchtigen Kernfusionsreaktor zu etablieren. Die Betriebskosten hochgerechnet auf 30 Jahre würden nochmals den gleichen Betrag in Anspruch nehmen. Kalkulationen ergeben etwa das 1-2fache des heutigen Strompreises. Andererseits ist davon auszugehen, dass bei einer weitergehenden Verknappung der fossilen Energieträger der Preis dieser Brennstoffe weiter steigen wird. Es ist als nicht sicher anzusehen, dass regenerative Methoden der Stromerzeugung wie z. B. die Solar-, Wind- oder Wasserenergie so ausgebaut werden, dass mit ihnen alleine dauerhaft der gesamte Welt-Energiebedarf gedeckt werden wird. Somit ist es möglich, dass die Kernfusion, wenn sie (in vielleicht 50 Jahren) operativ einsatzfähig ist, nicht teurer als herkömmliche Stromerzeugungsmethoden sein wird. Bislang stehen jedoch noch bedeutende technische Probleme zwischen den theoretischen Kenntnissen und einem laufenden Prototypen. Es ist nicht endgültig geklärt, ob ein Fusionsreaktor kommerziell nutzbare Energie liefern kann. Mit ITER soll gezeigt werden, dass die Vergrößerung des Reaktors das erhoffte bessere Verhältnis von aufgewendeter zu gewonnener Energie liefert. Der Nachfolger von ITER, DEMO, soll um das Jahr 2040 schließlich kommerziell nutzbare Energiegewinnung demonstrieren. Ein weiterer Nachteil ist, dass Fusionskraftwerke sich nicht leicht in die bestehenden Stromnetze einfügen lassen, da sie aus physikalischen Gründen Groß-Kraftwerke im GW-Bereich sein müssen.

Verfügbarkeit des Brennstoffs

Die ersten Fusionsreaktoren sollen die Deuterium-Tritium-Reaktion (D+T) nutzen: : D \ + \ T \ \rightarrow \ ^4He \ + \ n Diese Reaktoren sollen das Tritium aus Lithium erbrüten. Da Lithium seltener vorkommt als Deuterium, stellt es den begrenzenden Brennstoff dar. Die technisch nutzbare Lithium-Vorkommen sollten ausreichen, um den Energiebedarf der Menschheit einige tausend Jahre sicherzustellen. Erst mit der Deuterium-Helium-3 (D \ + \ ^3He) oder der Deuterium-Deuterium-Reaktion (D+D), die allerdings wesentlich schwieriger zu realisieren sind, wäre eine Energieversorgung darüber hinaus gegeben. Der Brennstoff ist also
- ausreichend für mindestens einige tausend Jahre vorhanden,
- leicht zu gewinnen und preiswert, und
- weltweit verteilt (sodass keine politischen Abhängigkeiten auftreten).

Umweltverträglichkeit und Sicherheit

Fusionskraftwerke haben
- keine Abgase, insbesondere keine Treibhausabgase wie CO2;
- keine Kernreaktion, die außer Kontrolle laufen kann, da die Zündbedingungen aufwändig aufrechterhalten werden müssen und das Brennstoffinventar im Reaktor klein ist (<500g Superschwerer Wasserstoff);
- weniger radioaktive Abfallprodukte mit geringerer Halbwertzeit im Vergleich zur Kernspaltung;
- keine Verwendung von Kernwaffenmaterialien, daher keine Verbreitungsgefahr von Kernwaffen. Im Vergleich zur Kernspaltung wird vergleichsweise wenig radioaktives Material erzeugt. Es entsteht aufgrund der Aktivierung der Reaktorwände durch die bei der Fusionsreaktion freigesetzten Neutronen. Durch Wahl geeigneter Baumaterialen können die entstehenden Isotope, und somit deren Halbwertzeiten, kontrolliert werden. Es gilt als sicher, dass die Halbwertszeiten der entstehenden Isotope generell nur Hunderte, nicht aber Zehntausende von Jahren betragen. Daher entfällt eine Endlagerung zum größten Teil. Kritiker weisen auf die in weiter Zukunft liegende Verfügbarkeit hin und geben zu bedenken, dass Fragen der Sicherheit und Umweltverträglichkeit erst bei einem weiter entwickelten Konzept beantwortbar seien. Das im Reaktor erbrütete Tritium ist radioaktiv (Betastrahlung), so daß nach Inbetriebnahme der Reaktor nur noch mit dementsprechender Schutzausrüstung zugänglich ist. Alle Reparaturen und Wartungsarbeiten am Reaktor müssen daher gegebenenfalls auch ferngesteuert ausgeführt werden. Das Brutmaterial Lithium ist höchst reaktionsfreudig. Mit Fusionskraftwerken wäre es möglich, die anderen, problematischen Elektrizitätswerkstypen zu beseitigen: Verbrennungskraftwerke (CO2 (Treibhausgas), Schwefel- und Uranemissionen), Wasserkraftwerke (Störung von Ökosystemen), Windkraftwerke (Störung des Landschaftsbildes, Schallemissionen), Kernspaltungskraftwerke (Atommüll), Biogaskraftwerke verbrauchen eventuell Lebensraum.

Reaktortypen

Ein Fusionsreaktor muss zwei Zwecke erfüllen: # Einschluss des Plasmas derart, dass eine dauerhafte Reaktion aufrechterhalten wird; # Abfuhr von Energie zur technischen Nutzung. Es werden mehrere Möglichkeiten verfolgt, den Einschluss zu bewerkstelligen: Magnetfeldeinschluss: In Tokamaks und Stellaratoren schließt ein torusförmiges verdrilltes Magnetfeld das Plasma ein. Tokamaks erzeugen die Verdrillung durch Induzieren eines elektrischen Stroms in das Plasma, Stellaratoren haben dazu spezielle, komplizierte Formen der Magnetfeldspulen. Durch den Einsatz eines Divertor kann das Plasma gereinigt werden. Inertieller oder Trägheitseinschluss: Hierbei wird der Brennstoff in Form kleiner Kügelchen (Pellets) durch Laserpulse oder Schwerionenstrahlen in kurzer Zeit zur Zündung gebracht. Die Reaktion läuft so lange ab, wie der Brennstoff durch seine Masseträgheit zusammenhält. Da beim Trägheitseinschluß brisante Technologien eingesetzt werden, kommt eine internationale Beteilung mit einem zwangsläufigen Wissenstransfer nicht in Frage. Die Hochleistungslaser wurden im Rahmen des SDI-Projektes entwickelt, während das Implosionsverfahren zur Optimierung von Kernwaffen Verwendung findet. Farnsworth-Hirsch-Fusor: Farnsworth-Hirsch-Fusor-Reaktoren verzichten weitgehend auf einen Einschluss, erzeugen aber in einem dünnen Gas durch elektrische Entladung ausreichend viele schnelle Ionen. Diese werden in Richtung auf die innere, hohle, kugelförmige Elektrode beschleunigt, so dass es im Inneren dieser Elektrode dann zu Stößen und Fusionsreaktionen kommt. Die begrenzte thermische Belastung auf dieser inneren Elektrode verhindert aber zugleich den Betrieb bei hohen Stromdichten. Damit ist der Fusor eine gute regelbare Neutronenquelle im Labormaßstab, aber keine Energiequelle.

Kalte Kernfusion

Einige Forscher haben behauptet, Kernfusion im Reagenzglas an Katalysatoren bei tiefen Temperaturen beobachtet zu haben. Diese kontroversen Experimente gelten heute als pseudowissenschaftlich. Die damals gemessenen Wärmefreisetzungen werden von Wissenschaftlern zumeist mit unerwarteten chemischen Reaktionen erklärt. Der Begriff "Kalte Fusion" geht auf einen Vorschlag von Andrei Sacharow von 1948 zurück, die (funktionierende, aber ineffiziente) Myonen-katalysierte Kernfusion: Ein Myon verdrängt das Elektron eines Tritiumatoms. Auf Grund der hohen Masse des Myons ist sein Orbital um den Tritiumkern wesentlich kleiner als das des Elektrons. Durch das kleinere Orbital können die beiden positiv geladenen Atomkerne näher aneinander gebracht werden. Dieser reduzierte Atom-Abstand kann durch den Tunneleffekt überwunden werden. Dem myonischen Tritiumatom lagert sich ein Deuteriumatom an. Deuterium- und Tritiumatom kommen sich dabei nahe genug, um zu fusionieren. In 99.4% der Fälle wird das Myon wieder freigesetzt und kann so weitere Kernreaktionen katalysieren. Mit einer Lebensdauer von 2.2 Mikrosekunden (= 10^s = 0,000 001s) überlebt ein Myon mehr als 100 Reaktionen, dabei werden etwa 2 GeV an Energie frei. Leider gibt es keinen effizienten Weg, um Myonen (Ruhemasse m_0 = 106 MeV) herzustellen. Für die Produktion in Teilchenbeschleunigern muss pro Myon etwa eine Energie von 3 GeV aufgewendet werden.

Kernfusion im Labormaßstab

Im Jahr 2002 machte ein Team rund um den Forscher Rusi Taleyarkhan mit einem spektakulären Fusionsexperiment[http://www.sciencemag.org/feature/data/hottopics/bubble/index.shtml] auf sich aufmerksam. Demzufolge wurden im Rahmen der Sonolumineszenz die Produktion von Neutronen beobachtet. Dabei handelt es sich um Gasblasen in Flüssigkeiten, die durch Ultraschall angeregt werden und beim Kollabieren kurzzeitig sehr hohe Drücke und Temperaturen erreichen. Dabei kommt es zur Licht-Aussendung und der zitierten Arbeit zufolge auch zur Kernfusion (Bläschen-Fusion, auch Sonofusion genannt). Hauptkritikpunkt an den Arbeiten war, dass auch Neutronen verwendet wurden, um die Gasblasen ursprünglich zu erzeugen. Das Messgerät könne diese Anregungsneutronen nicht sicher genug von den Fusionsneutronen unterscheiden. 2004 wiederholte Taleyarkhan seine Experimente mit einer verbesserten Messausrüstung, um seine Kritiker zu überzeugen. Die Ergebnisse wurden in der Märzausgabe 2004 von Physical Review E [http://scitation.aip.org/getabs/servlet/GetabsServlet?prog=normal&id=PLEEE8000069000003036109000001&idtype=cvips&gifs=Yes] veröffentlicht. Es handelt sich hier zwar, falls die Experimente sich bestätigen, ebenfalls um Kernfusion in kleinen Anlagen, aber nicht um wortwörtlich „kalte“ Kernfusion, da kurzzeitig extrem hohe Temperaturen und Drücke erreicht werden. Unklar ist auch hier die Energiebilanz, also das Verhältnis aus zugeführter Schallenergie zu erzeugter Fusionsenergie. Die BBC-Wissenschaftssendung Horizon hat sich dieses Themas angenommen [http://www.bbc.co.uk/sn/tvradio/programmes/horizon/experiment_prog_summary.shtml] und das Experiment von einem unabhängigen Expertenteam unter der Leitung von Seth Putterman gemäß den Anleitungen in Taleyarkhans Aufsatz wiederholt, um eine Bestätigung der Ergebnisse zu finden. Taleyarkhan selbst nahm daran nicht teil. Die Versuchsanordnung enthielt genauere Messgeräte zum Nachweis von Neutronen als die originale Versuchsanordnung. Das Ergebnis war negativ. Im Einzelvergleich der Daten im Nanosekundenbereich fand Putterman kein einziges Neutron, das zeitgleich mit einem Lichtblitz aufgetreten war (als Beweis für eine stattgefundene Kernfusion). Taleyarkhan wies die Ergebnisse zurück, da er die Baugleichheit der Versuchsanordnung anzweifelte. Möglicherweise werden weitere Labors weltweit sich an Wiederholungen des Experiments machen, um die Ergebnisse Taleyarkhans zu reproduzieren oder aber einen Gegenbeweis seiner These zu liefern.

Heizen des Plasmas

Während einer laufenden Kernfusion können die gebildeten Heliumkerne die Energie zur Aufrechterhaltung der für die Fusionsreaktion notwendigen Temperatur liefern. Um die Fusion in Gang zu bringen, muss das Wasserstoffplasma allerdings auf etwa 100 Millionen Grad aufgeheizt werden. Zu diesem Zweck sind verschiedene Konzepte entworfen worden.

Elektrisches Heizen

Das Plasma ist ein elektrischer Leiter und kann mittels eines induzierten elektrischen Stroms erwärmt werden. Allerdings steigt die Leitfähigkeit des Plasmas mit steigender Temperatur, so dass der dem Strom entgegengesetzte Widerstand ab etwa 20-30 Millionen Grad nicht mehr ausreicht, das Plasma stärker zu erwärmen.

Neutralteilchen-Einschuss

Das Einschießen von neutralen Atomen in das Plasma ist eine weitere Methode. Die kinetische Energie der Atome (die im Plasma sofort ionisiert werden) dient zum Aufheizen des Plasmas.

Magnetische Kompression

Ein Gas kann durch schnelles ("adiabatisches") Zusammenpressen erwärmt werden. Dasselbe kann mit einem Plasma durchgeführt werden und ein Magnetfeld ist geeignet, das Plasma zusammenzupressen. Ein zusätzlicher Vorteil dieser Methode ist, dass das Plasma gleichzeitig dichter wird und somit eine höhere Reaktionsrate erhält. Nachteilig ist, dass das komprimierte Plasma unter Umständen nur noch einen kleinen Teil des Volumens des Reaktionsgefäßes einnimmt.

Elektromagnetische Wellen

Mikrowellen können die Ionen und Elektronen im Plasma auf ihren Resonanzfrequenzen anregen, und somit Energie in das Plasma übertragen.

Selbstheizung der Reaktion

20% der freigesetzten Energie ist kinetische Energie der erzeugten Helium-Atomkerne. Durch Stöße wird diese Energie auf die im Plasma befindlichen Deuterium- und Tritium-Atome übertragen, wodurch sich die Temperatur des Plasmas erhöht.

Brennmaterial

Deuterium-Tritium-Reaktoren

Die einfachste erreichbare Kernfusion ist die zwischen Deuterium und Tritium. Daher wird sie auch zuerst eingesetzt werden. \ ^3T \ + \ ^2D \ \rightarrow \ ^4He \ + \ n \ + \ 17,6 \; MeV \ \ (1) Diese Reaktion besitzt allerdings folgende Nachteile: # Das erforderliche Tritium ist radioaktiv. # Bei der Reaktion entstehen viele Neutronen, die das Reaktormaterial radioaktiv aktivieren. # Es ist schwierig, genau so viel Tritium zu erzeugen, wie verbraucht wird. Die Erbrütung von Tritium findet meistens im Blanket des betreffenden Fusionsreaktors statt. Insbesondere der Neutronenfluss, der den eines typischen Kernspaltungsreaktors um den Faktor 100 übertrifft, stellt ein Problem dar. Zum einen altern die Materialien, aus denen der Reaktor besteht, dadurch verstärkt. Zum anderen können durch Kernreaktionen zwischen den Neutronen und Wandatomen radioaktive Isotope gebildet werden. Bei der Wahl der verwendeten Materialien muss dies berücksichtigt werden, um möglichst wenig radioaktives Material zu erzeugen, und die Lebensdauern der erzeugten Isotope kurz zu halten. Die Neutronen sind die Teilchen, deren Energie letztlich zur Stromerzeugung verwendet wird, da sie als neutrale Teilchen das einschließende Magnetfeld verlassen und ihre Energie an einen Kühlkreislauf abgeben können. Weiterhin soll mit ihrer Hilfe das in der Natur nicht vorkommende Tritium aus Lithium erbrütet werden: (7.6% Vorkommen) \ ^6Li \ + \ n \ \rightarrow \ ^4He \ + \ ^3H \ + \ 4,78 \; MeV \ \ (2) (92.4% Vorkommen) \ ^7Li \ + \ n \ \rightarrow \ ^4He \ + \ ^3H \ + \ n' \ - \ 2,47 \; MeV \ \ (3) Der Wirkungsquerschnitt für die exotherme Reaktion mit 6Li ist für Fusionsneutronen (kinetische Energie etwa 14 MeV) geringer als für die Reaktion mit 7Li, bei der auch wieder ein Neutron abgegeben wird. Allerdings haben diese sekundären Neutronen geringere Energie, weil die Reaktion endotherm verläuft und auch Energie an die anderen Reaktionsprodukte abgegeben wird. Dadurch ist für die sekundären Neutronen der Wirkungsquerschnitt für eine weitere Reaktion mit 7Li viel geringer, der für 6Li aber höher. Da bei jeder Fusionsreaktion ein Neutron freigesetzt wird, muss man im Durchschnitt durch jedes Neutron ein Tritiumatom erzeugen, um den Tritiumbedarf decken zu können. Wegen der Erfahrung mit Brutreaktoren rechnet man damit, dass man aufgrund von Neutronenverlusten noch die folgende zusätzliche Kernreaktion benötigt: \ ^9Be \ + \ n \ \rightarrow \ 2 ^4He \ + \ 2 n \ - \; 1,57 MeV \ \ (4) Dies ist eine Neutronenmultiplikationsreaktion. Hinweis: Unter der ausschließlichen Verwendung der Reaktionen gemäß der Gleichungen (1), (2), (4) bekommt man die Plasmaheizung quasi "geschenkt".

Deuterium-Deuterium-Reaktoren

Bei der D-D-Reaktion ist kein Erbrüten des Brennstoffs nötig. Zwei Reaktionen sind möglich: \ D \ + \ D \ \rightarrow \ p \ + \ T \ + \ 4,04 \; MeV \ D \ + \ D \ \rightarrow \ n \ + \ ^3He \ + \ 3,37 \; MeV Folgereaktionen: p \ + \ T \ \rightarrow \ ^4He \ + \ \gamma D \ + \ T \ \rightarrow \ n \ + \ ^4He D \ + \ ^3He \ \rightarrow \ p \ + \ ^4He T \ + \ T \ \rightarrow \ 2 n \ + \ ^4He

Schwerere Materialien

Es ist vorgeschlagen worden, Materialien wie Lithium, Beryllium oder Bor zu fusionieren. Derartige Reaktionen würden wenige Neutronen freisetzen, und die Energie in geladenen Teilchen abgeben, also leicht zu nutzen sein. Trotz dieser attraktiven Eigenschaften wird der Einsatz solcher Materialien aufgrund einer im Vergleich zur D-T-Reaktion 5-fach höheren Reaktionstemperatur nicht erwartet.

Kernfusionexperimente

Tokamaks

Tokamak
- JET - Culham, England
- ITER - Cadarache, im Süden Frankreichs
- ASDEX Upgrade am Max-Planck-Institut für Plasmaphysik, Garching bei München

Stellaratoren

Stellarator
- Wendelstein 7-AS - Garching bei München
- Wendelstein 7-X - Greifswald

Trägheitseinschluss (Laserfusion)


- NIF
- inertial electrostatic confinement

Siehe auch


- Deuterium
- Tritium

Literatur

[http://www.ipp.mpg.de/ippcms/de/pr/publikationen/pdf/berichte.pdf Einführung in die Kernfusion, IPP-Berichte] (PDF, 9 MB)

Weblinks


- http://www.iter.org - ITER
- http://fire.pppl.gov - FIRE
- http://fusedweb.pppl.gov/FAQ/fusion-faq.html - FUSION FAQ
- http://www.efda.org - European Fusion Development Agreement
- http://fusedweb.pppl.gov/Glossary/glossary.html - Plasma/Fusion Glossary
- http://www.ipp.mpg.de - Max-Planck-Institut für Plasmaphysik Kategorie:Kernenergie Kategorie:Plasmaphysik th:ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน

Lyman Spitzer

Lyman Spitzer, Jr. (
- 26. Juni 1914 in Toledo (Ohio), † 31. März 1997) war ein amerikanischer Astrophysiker. Er leistete wichtige Beiträge zur theoretischen Astrophysik und Plasmaphysik und war eine treibende Kraft in der Entwicklung von Weltraumteleskopen. Spitzer wurde 1914 in Toledo (Ohio) als Sohn eines Geschäftsmanns geboren. Nach Studien an der Yale University und an der Cambridge University besuchte er die Princeton University, wo er 1938 bei Henry Norris Russell über ein Thema aus der Physik der Sternatmosphären promovierte. Nach einem Forschungsaufenthalt an der Harvard University ging er wiederum an die Yale University. Im Zweiten Weltkrieg war er beteiligt an der Entwicklung des Sonar zur U-Boot-Bekämpfung. 1947 wurde er Leiter des Departments für Astrophysik der Princeton University, das er zusammen mit Martin Schwarzschild weiter als führende Forschungseinrichtung ausbaute. Spitzer ist einer der Urheber der Idee von Weltraumteleskopen. Schon 1946 beschrieb er die Vorteile durch fehlende Luftunruhe und die Zugänglichkeit weiter Wellenlängenbereiche. Später spielte er eine zentrale Rolle bei der Verwirklichung von Weltraumteleskopen wie OAO-3 (Copernicus) und dem Hubble-Weltraumteleskop. Spitzer forschte auf vielen Gebieten der Physik und Astrophysik, besonders zur Physik der interstellaren Materie, Stellardynamik, Plasmaphysik und Kernfusion. Spitzer stellte fest, daß die interstellare Materie aus mehreren Phasen verschiedener Temperatur und Dichte besteht. Auf Spitzer geht das Stellarator-Konzept für Experimente zur kontrollierten Kernfusion zurück. Nach Lyman Spitzer ist das Infrarot-Weltraumteleskop Spitzer Space Telescope benannt.

Werke (Auswahl)


- "Physics of Fully Ionized Gases", 2nd Edition 1962 (New York: Interscience)
- "Diffuse Matter in Space", 1968 (New York: Interscience)
- "Physical Processes in the Interstellar Medium", 1978 (New York: Wiley-Interscience)
- "Dynamical Evolution of Globular Clusters", 1987 (Princeton: Princeton University Press) Spitzer, Lyman Spitzer, Lyman

1951

Ereignisse

Politik


- 1. Januar: Beginn des ersten 5-Jahresplans der DDR
- 1. Januar: Vorstellung der neuen deutschen Nationalhymne durch Bundespräsident Theodor Heuss
- 1. Januar: Als erster Staat erklärt Indien den Kriegszustand mit Deutschland ofiiziell für beendet
- 1. Januar: Eduard von Steiger wird neuer Bundespräsident der Schweiz
- 2. Januar: In Ungarn werden Grundnahrungsmittel, Benzin und Öl rationiert
- 2. Februar: Abkommen zum gewerblichen Rechtsschutz zwischen Deutschland und Schweden
- 18. April Der Vertrag zur Gründung der Europäischen Gemeinschaft für Kohle und Stahl (EGKS) wird unterzeichnet
- 21. April: Deutschland schließt Handelsabkommen mit Ägypten
- 25. Mai: Tibet unterzeichnet unter Zwang ein „17-Punkte-Abkommen“ mit der Volksrepublik China, das Tibet Autonomie und freie Religionsausübung zusichert
- 7. Juni: Die Alliierten vollstrecken in Landsberg die letzten Todesurteile gegen Naziverbrecher
- 14. Juni: Erster offizieller Staatsbesuch Konrad Adenauers im Ausland (Italien)
- 28. Juni: Karl Du Mont wird erster Botschafter der Bundesrepublik Deutschland in den Niederlanden
- 2. Juli: Japan wird Mitglied in der UNESCO
- 3. Juli: Kambodscha wird Mitglied in der UNESCO
- 6. Juli: Vietnam wird Mitglied in der UNESCO
- 9. Juli: Laos wird Mitglied in der UNESCO
- 11. Juli: Deutschland wird Mitglied in der UNESCO
- 16./17. Juli: Baudouin I. zum König von Belgien gekrönt
- 20. Juli: König Abdallah I. von Jordanien wird auf dem Tempelberg in Jerusalem ermordet
- 3. August: Ivar Rooth, Schweden, wird Direktor des IWF (Internationaler Währungsfond)
- 5. August: Eröffnung der 3.Weltfestspiele der Jugend und Studenten in Berlin
- 16. November: Kneppelfreed („Knüppelfreitag“) in Westfriesland
- 3. Dezember: Bundeskanzler Konrad Adenauer zum ersten Staatsbesuch in England
- 13. Dezember: Paraguay wird Mitglied in der OAS (Organisation Amerikanischer Staaten)
- 24. Dezember: Libyen wird unabhängig 1951 kommt es zu den ersten Amnestien für Personen, die wegen ihrer Verstrickungen mit dem Nationalsozialismus verurteilt worden waren, wie z. B. für den Rüstungsmagnaten Krupp.

Wirtschaft


- 19. April: 1. deutsche Automobilausstellung in Frankfurt am Main. Eröffnung durch Bundespräsident Theodor Heuss
- 20. April: Erste internationale Photokina wird in Köln eröffnet
- 9. Mai: Gründung der FOGRA, damals als „Deutsche Gesellschaft zur Förderung der Forschung im graphischen Gewerbe“
- 31. August- Die erste Langspielplatte mit 33 1/3 Umdrehungen in der Minute wird in Düsseldorf von der Deutschen Grammophon vorgestellt

Wissenschaft und Technik


- 13. Mai: Jacqueline Auriol durchbricht als erste Frau die Schallmauer

Kultur


- 1. Januar: Die BBC startet mit der regelmäßigen Ausstrahlung der Hörspielserie The Archers
- 17. März: Uraufführung der Oper Die Verurteilung des Lukullus von Paul Dessau an der Deutschen Oper Berlin
- 29. Juni: Eröffnung der ersten Richard-Wagner-Festspiele in Bayreuth nach dem Kriege
- 24. November: Uraufführung von Gigi
- Erste Verleihung der Deutschen Filmpreise: Unter anderem wird Erich Kästner als bester Drehbuchautor mit dem Filmband in Gold geehrt. Das doppelte Lottchen macht als „bester abendfüllender Spielfilm“ das Rennen. Sein Regisseur Josef von Baky erhält den Regiepreis in Gold
- Der Roman „Requiem für eine Nonne“ von William Faulkner erscheint

Katastrophen


- 30. Juni: Nähe Fort Collins, Rocky Mountains, Colorado, USA. Eine DC-6 stürzte nordwestlich von Denver ab. 50 Tote
- 5. Juli: Bei der Explosion des Motors des Fahrgastschiffes „Heimatland“ im Hafen von Berlin-Treptow (DDR) sterben 56 Menschen
- 24. August: Nähe Union City, Kalifornien, USA. Eine DC-6 stürzte ab. 50 Tote
- 16. Dezember: New Jersey, USA. Eine C-46 der Miami Airlines stürzte kurz nach dem Start in Newark in den Elizabeth River. 56 Personen starben

Sport

Einträge von Leichtathletik-Weltrekorden siehe unter der jeweiligen Disziplin unter Leichtathletik.

Geboren


- 1. Januar: Ulrike Flach, deutsche Politikerin
- 1. Januar: Ulrich Stockmann, deutscher Europaabgeordneter
- 1. Januar: Jim Rakete, deutscher Fotograf
- 1. Januar: Luc Ferry, französischer Bildungspolitiker
- 1. Januar: Gerd Leipold, Umweltaktivist
- 4. Januar: Barbara Ann Cochran, ehemalige US-amerikanische Skirennläuferin
- 6. Januar: Kim Wilson, US-amerikanischer Bluesrocksänger und -mundharmonikaspieler
- 7. Januar: Talgat Musabajew, kasachischer Kosmonaut
- 8. Januar: Bernhard Rapkay, deutscher Europaabgeordneter
- 8. Januar: Kenneth Anthony, Ministerpräsident von St. Lucia
- 8. Januar: John McTiernan, US-amerikanischer Filmregisseur und Produzent
- 9. Januar: Michel Barnier, französischer Politiker, Außenminister und EU-Kommissar
- 9. Januar: Crystal Gayle, US-amerikanische Sängerin
- 10. Januar: Larry Reynosa, Begründer des Makoto Aikido
- 10. Januar: Holger Ortel, deutscher Politiker und MdB
- 12. Januar: Kirstie Alley, US-amerikanische Schauspielerin und Scientiologin
- 12. Januar: Rush Limbaugh, US-amerikanischer Radiomoderator
- 13. Januar: Alexander Dix, deutscher Jurist und Datenschutzexperte
- 14. Januar: Gaggy Mrozeck, deutscher Gitarrist
- 14. Januar: Martin Auer, österreichischer Schriftsteller
- 14. Januar: Fita Lovin, rumänische Leichtathletin und Olympionikin
- 15. Januar: Catherine Trautmann, französische Politikerin
- 15. Januar: Christoph Eymann, Schweizer Politiker (LPS)
- 16. Januar: Thomas Naumann, deutscher Schauspieler
- 19. Januar: Peter Pander, deutscher Fußball-Funktionär
- 22. Januar: Cajus Julius Caesar, Politiker
- 22. Januar: Ondrej Nepela, slowakischer Eiskunstläufer und Eiskunstlauftrainer († 1989)
- 25. Januar: Hans-Jürgen Dörner (Fußballspieler), deutscher Fußballtrainer und -spieler (DDR)
- 25. Januar: Bill Viola, US-amerikanischer Video- und Installationskünstler
- 26. Januar: Fulvio Pelli, Schweizer Politiker
- 26. Januar: Jarmila Kratochvílová, tschechische Leichtathletin
- 29. Januar: Peter Cornelius (Sänger), österreichischer Sänger
- 30. Januar: Phil Collins, britischer Rockmusiker, Komponist und Schauspieler
- 31. Januar: Phil Manzanera, britischer Musiker
- 31. Januar: Wiebke Hendriksen, deutsche Tischtennisspielerin
- 31. Januar: Dieter Hillebrand, deutscher Politiker
- 31. Januar: Holger Hantke, Musiker, Komponist und Musiklehrer in Norddeutschland
- 2. Februar: Tsui Hark, Regisseur und Produzent
- 3. Februar: Blaise Compaoré, Präsident von Burkina Faso
- 4. Februar: Ernst Dieter Rossmann, deutscher Politiker und MdB
- 6. Februar: Jacques Villeret, französischer Schauspieler († 2005)
- 7. Februar: Christian Tissier, hochrangiger französischer Aikido-Lehrer
- 11. Februar: Vojtěch Saudek, tschechischer Komponist († 2004)
- 12. Februar: Karl A. Lamers, deutscher Politiker und Bundestagsabgeordneter
- 13. Februar: Albert Schmidt, deutscher Politiker
- 14. Februar: Kevin Keegan, ehemaliger englischer Fußballspieler
- 15. Februar: Jane Seymour (Schauspielerin), britische Schauspielerin
- 16. Februar: Franz-Josef Bode, Bischof von Osnabrück
- 20. Februar: Gordon Brown, britischer Politiker
- 20. Februar: Heidemarie Wright, deutsche Politikerin
- 20. Februar: Günter Jankowiak, ist ein Schauspieler, Musiker, Autor und Regisseur
- 20. Februar: Randy California, US-amerikanischer Gitarrist († 1997)
- 21. Februar: Wolfgang Frank, deutscher Fußballtrainer und ehemaliger Fußballspieler
- 23. Februar: Patricia Richardson, US-amerikanische Schauspielerin
- 23. Februar: Eddie Dibbs, US-amerikanischer Tennisspieler
- 24. Februar: Alfred Tacke, deutscher Politiker und Manager
- 25. Februar: Don Quarrie, jamaikanischer Leichtathlet und Olympiasieger
- 28. Februar: Gustav Thöni, Südtiroler Skifahrer
- 2. März: Dagmar Mühlenfeld, Oberbürgermeisterin von Mülheim an der Ruhr
- 4. März: Chris Rea, britischer Sänger, Musiker, Komponist und Gitarrist
- 4. März: Edelgard Bulmahn, deutsche Politikerin
- 5. März: Jurij Krawtschenko, Innenminister der Ukraine († 2005)
- 6. März: Wolfgang Hanisch, deutscher Leichtathlet
- 6. März: Gerrie Knetemann, niederländischer Radrennfahrer († 2004)
- 9. März: Zakir Hussain (Musiker), indischer Tabla-Spieler und Komponist
- 10. März: Brad Fiedel, US-amerikanischer Filmkomponist
- 15. März: Jürgen Mlynek, deutscher Physiker
- 16. März: P. C. Hodgell, US-amerikanische Fantasy-Autorin
- 17. März: Kurt Russell, US-amerikanischer Schauspieler
- 18. März: Bill Frisell, US-amerikanischer Jazzgitarrist
- 19. März: Christine Laser, deutsche Leichtathletin
- 20. März: Jimmie Vaughan, US-amerikanischer Bluesrockgitarrist und -sänger
- 23. März: Corinne Clery, französische Schauspielerin
- 23. März: Vinci Clodumar, nauruischer Politiker und Botschafter bei den Vereinten Nationen
- 24. März: Monika Stolz, Mitglied im Landtag von Baden-Württemberg
- 24. März: Tommy Hilfiger, US-amerikanischer Modedesigner
- 25. März: Gabriele Behler, deutsche Politikerin
- 26. März: Klaus Hoffmann, deutscher Sänger, Schauspieler und Liedermacher
- 26. März: Carl E. Wieman, US-amerikanischer Physiker
- 26. März: Steven Tyler, US-amerikanischer Rocksänger (Aerosmith)
- 28. März: Matti Pellonpää, finnischer Schauspieler († 1995)
- 29. März: Hans-Wilhelm Steinfeld, norwegischer Journalist und Historiker
- 29. März: Klaus Bachler, österreichischer Schauspieler und Theaterintendant
- 30. März: Wolfgang Niedecken, Mitbegründer, Sänger und Frontman der Kölsch-Rock-Band BAP
- 1. April: John Abizaid, Kommandeur US Central Command
- 1. April: Johanna Wanka, Wissenschaftsministerin von Brandenburg
- 4. April: Francesco de Gregori, italienischer Cantautori (Liedermacher)
- 5. April: Ubol Ratana, thailändische Prinzessin
- 8. April: Gerd Andres, deutscher Politiker und MdB
- 8. April: Sara Botsford, kanadische Schauspielerin
- 9. April: Andrzej Krzanowski, polnischer Komponist und Akkordeonist († 1990)
- 10. April: Steven Seagal, US-amerikanischer Schauspieler
- 11. April: Jim Lauderdale, US-amerikanischer Country-Sänger und Songwriter
- 13. April: Joachim Streich, deutscher Fußballspieler
- 13. April: Kaci Kullmann Five, norwegische konservative Politikerin
- 13. April: Max Weinberg, US-amerikanischer Musiker
- 14. April: Luitpold Prinz von Bayern, Urenkel des letzten Königs von Bayern
- 15. April: Michael Fahres, deutscher Komponist
- 15. April: Bernhard Lassahn, deutscher Schriftsteller
- 15. April: John Lynch Phillips, US-amerikanischer Astronaut
- 16. April: Björgvin Helgi Halldórsson, isländischer Popsänger aus Hafnarfjörður
- 17. April: Horst Hrubesch, deutscher Fußballspieler und Trainer
- 18. April: Thomas Ebermann, Publizist und Politiker
- 19. April: Jóannes Eidesgaard, färöischer Politiker
- 20. April: Gabriele Lösekrug-Möller, deutsche Politikerin
- 20. April: Luther Vandross, US-amerikanischer Rhythm-and-Blues-Sänger († 2005)
- 21. April: Jean-Pierre Dardenne, Regisseur, Produzent, Drehbuchautor
- 27. April: Olivia Hussey, argentinisch-britische Schauspielerin
- 27. April: Viviane Reding, luxemburgische Journalistin und Politikerin
- 27. April: Ace Frehley, US-amerikanischer Rockmusiker
- 28. April: Gerhard Hirschmann,
- 29. April: Dale Earnhardt, US-amerikanischer NASCAR-Fahrer († 2001)
- 30. April: Gitta Trauernicht, deutsche Politikerin
- 30. April: Garabed Antranikian, deutscher Biologe
- 3. Mai: Klaus Modick, deutscher Schriftsteller und literarischer Übersetzer
- 3. Mai: Jan Bielecki, polnischer Politiker und Ministerpräsident
- 3. Mai: Tatjana Nikititschna Tolstaja, russische Schriftstellerin
- 5. Mai: Cyprien Katsaris, französischer Pianist und Komponist zypriotischer Abstammung
- 6. Mai: Ilja Seifert, deutscher Politiker und MdB
- 8. Mai: Philip Bailey, US-amerikanischer Funk, Soul und R&B Künstler
- 9. Mai: Franz Dobusch, österreichischer Politiker, Bürgermeister von Linz
- 12. Mai: Vic Stanfield, Eishockeyspieler (Verteidiger)
- 15. Mai: Beatrix Schuba, österreichische Eiskunstläuferin
- 15. Mai: Frank Wilczek, US-amerikanischer Physiker und Nobelpreisträger
- 16. Mai: Emmanuel Todd, französischer Historiker, Demograf und politischer Autor
- 16. Mai: Joachim Rittmeyer, Schweizer Kabarettist
- 18. Mai: Karl Schiewerling, deutscher Politiker und MdB
- 18. Mai: Angela Voigt, ehemalige deutsche Leichtathletin
- 19. Mai: Joey Ramone, US-amerikanischer Sänger der Band Ramones († 2001)
- 20. Mai: Wolfgang Büscher, deutscher Journalist
- 20. Mai: Manfred Püchel, deutscher Politiker und Partei- und Fraktionsvorsitzender der SPD Sachsen-Anhalt
- 21. Mai: Torey L. Hayden, Autorin und Psychologin
- 21. Mai: Al Franken, US-amerikanischer Autor, Komiker und Radiomoderator
- 22. Mai: Wolf-Dieter Poschmann, deutscher Sportmoderator
- 23. Mai: Anatoli Jewgenjewitsch Karpow, russischer Schachspieler
- 24. Mai: Heinz Paula, deutscher Politiker und MdB
- 25. Mai: Hendrik Auhagen, deutscher Politiker
- 25. Mai: François Bayrou, französischer Politiker
- 31. Mai: Karl-Hans Riehm, deutscher Leichtathlet
- 4. Juni: Bronisław Malinowski (Leichtathlet), polnischer Leichtathlet, Olympiasieger († 1981)
- 9. Juni: Ulla Jelpke, deutsche Politikerin, MdB
- 9. Juni: James Newton Howard, US-amerikanischer Komponist
- 10. Juni: Trini Trimpop, deutscher Rockmusiker und Filmemacher
- 10. Juni: Burglinde Pollak, ehemalige deutsche Leichtathletin
- 12. Juni: Michael Sachs, deutscher Rechtswissenschaftler
- 12. Juni: Hans Niessl, österreichischer Politiker
- 14. Juni: Alexander Nikolajewitsch Sokurow, russischer Regisseur und Drehbuchautor
- 15. Juni: Uda Heller, deutsche Politikerin
- 16. Juni: Sonia Braga, brasilianische Schauspielerin
- 18. Juni: Stefan Gieltowski, deutscher Politiker
- 19. Juni: Aiman az-Zawahiri, ägyptischer Terrorist
- 19. Juni: Francesco Moser, italienischen Radrennfahrer
- 21. Juni: Steve Miner, US-amerikanischer Regisseur
- 21. Juni: Nils Lofgren, US-amerikanischer Rockmusiker
- 22. Juni: Therese Frösch, Schweizer Politikerin
- 24. Juni: Raelene Boyle, australische Leichtathletin und Olympionikin
- 26. Juni: Elvira Drobinski-Weiß, deutsche Politikerin
- 26. Juni: Jürgen Rüttgers, deutscher Politiker
- 27. Juni: Mary McAleese, Irische Politikerin
- 27. Juni: Ulf Andersson, schwedischer Schachspieler
- 29. Juni: Don Rosa, Comickünstler
- 30. Juni: Stanley Clarke, Bassist
- 30. Juni: André Hazes, niederländischer Sänger († 2004)
- 2. Juli: Fabio Frizzi, italienischer Komponist von Filmmusik
- 6. Juli: Geoffrey Rush, australischer Schauspieler
- 6. Juli: Maja Brunner, Schweizer Sängerin
- 9. Juli: Anita Schäfer, deutsche Politikerin
- 9. Juli: Chris Cooper, Schauspieler
- 10. Juli: Hans-Joachim Czub, Jurist und Richter am Bundesgerichtshof
- 10. Juli: Uwe Kils, Meeresbiologe
- 13. Juli: Sonia Mikich, deutsche Journalistin
- 13. Juli: Monika Brüning, deutsche Politikerin
- 14. Juli: Erich Hallhuber, deutscher Schauspieler († 2003)
- 15. Juli: Rick Kehoe, ehemaliger Profi-Eishockey-Spieler und Trainer in der NHL
- 15. Juli: Jesse Ventura, Gouverneur von Minnesota
- 15. Juli: Gregory Isaacs, jamaikanischer Reggae-Sänger
- 17. Juli: Frank Castorf, deutscher Regisseur und Intendant der Volksbühne Berlin
- 19. Juli: Abel Ferrara, Drehbuchautor, Regisseur
- 20. Juli: Christian Enzmann, deutscher Architekt
- 20. Juli: Larry Black, US-amerikanischer Leichtathlet und Olympiasieger
- 21. Juli: Eberhard Gienger, deutscher Gerätturner und Politiker
- 21. Juli: Tony Westen, deutscher Schlagersänger und Entertainer
- 21. Juli: Karl Öllinger, österreichischer Politiker
- 21. Juli: Robin Williams, US-amerikanischer Schauspieler und Komiker
- 23. Juli: Edie McClurg, US-amerikanische Schauspielerin
- 24. Juli: Rüdiger Dahlke, Psychoterapeut
- 25. Juli: Verdine White, Der Bruder des Earth, Wind and Fire Gründers Maurice White
- 26. Juli: Sabine Leutheusser-Schnarrenberger, deutsche Politikerin
- 28. Juli: Veronika Fischer, deutsche Sängerin
- 28. Juli: Santiago Calatrava, spanischer Architekt, Künstler und Bauingenieur
- 29. Juli: Susan Blackmore, britische Schriftstellerin, Dozentin und Rundfunksprecherin
- 29. Juli: Jan de Haan, niederländischer Komponist und Musiker
- 30. Juli: Hans Christiani, deutscher Filmschauspieler
- 31. Juli: Evonne Goolagong, australische Tennisspielerin
- 31. Juli: Howard Levy, Mundharmonikaspieler
- 1. August: Tommy Bolin, Gitarrist († 1976)
- 2. August: Joe Lynn Turner, Sänger der Rockbands Rainbow und Deep Purple
- 3. August: Hans Wilhelm Schlegel, deutscher Astronaut
- 5. August: Franz-Peter Hofmeister, deutscher Leichtathlet
- 6. August: Catherine Hicks, US-Filmschauspielerin
- 7. August: Ajahn Brahm, buddhistischer Mönch
- 8. August: Lothar Alisch, deutscher Politiker († 2000)
- 8. August: Oshii Mamoru, japanischer Regisseur
- 9. August: Michaele Schreyer, EU-Kommissarin
- 11. August: Róža Domašcyna, sorbische Lyrikerin und Übersetzerin
- 12. August: Klaus Toppmöller, deutscher Fußballspieler und -trainer
- 13. August: Angelika Krüger-Leißner, deutsche Politikerin
- 17. August: Konrad Weise, ehemaliger deutscher Fußballspieler
- 19. August: John Deacon, Bassist und Komponist der Rockband Queen
- 19. August: Jean-Luc Mélenchon, französischer sozialistischer Politiker
- 20. August: Kalle Pohl, deutscher Musiker und Komiker
- 20. August: Greg Bear, Science-Fiction-Autor
- 22. August: Hans-Joachim Flebbe, Unternehmer, Gründer der CinemaxX AG
- 23. August: Michael Kunzler, deutscher Theologe
- 23. August: Achmat Abdulchamidowitsch Kadyrow, Präsident der Republik Tschetschenien († 2004)
- 23. August: Noor von Jordanien, vierte Frau des Königs Hussein II
- 24. August: Rainer Gebauer, deutscher Fußballspieler
- 24. August: Danny Joe Brown, Sänger von Molly Hatchet († 2005)
- 26. August: Edward Witten, US-amerikanischer Physiker
- 27. August: Christof Wackernagel, deutscher Schauspieler und Autor; ehemaliger Terrorist der RAF
- 28. August: Dieter Bast, deutscher Fußballspieler
- 28. August: Barbara Hambly, US-amerikanische Fantasy-Autorin
- 30. August: Dana (Sängerin), erfolgreiche Sängerin und irische Politikerin
- 30. August: Timothy Bottoms, US-amerikanischer Schauspieler
- 5. September: Paul Breitner, deutscher Fußballspieler
- 5. September: Michael Keaton, US-amerikanischer Schauspieler
- 6. September: Zoltán Ribli, ungarischer Schach-Spieler
- 7. September: Julie Kavner, US-amerikanische Schauspielerin
- 9. September: Ramón Puerta, argentinischer Politiker
- 12. September: Bertie Ahern, Ministerpräsident der Republik Irland
- 15. September: Lisa Fitz, deutsche Kabarettistin
- 15. September: Johan Neeskens, ehemaliger niederländischer Fußballspieler
- 15. September: Francesco Fortugno, italienischer Politiker († 2005)
- 17. September: Doro Pass-Weingartz, deutsche Politikerin
- 19. September: Erwin Steinhauer, österreichischer Schauspieler und Kabarettist
- 20. September: Cornelia Behm, deutsche Politikerin, MdB
- 20. September: Guy Lafleur, kanadischer Eishockeyspieler
- 20. September: Javier Marías, spanischer Schriftsteller
- 21. September: Wolfgang Steinbach, deutscher Fußballspieler
- 21. September: Aslan Alijewitsch Maschadow, Präsident von Tschetschenien († 2005)
- 22. September: David Coverdale, britischer Hardrock-Sänger und Bandleader von Whitesnake
- 22. September: Wolfgang Petry, deutschsprachiger Musiker
- 23. September: Ulrich Petzold, deutscher Bundestagsabgeordneter
- 24. September: Heinz Hoenig, deutscher Filmschauspieler
- 24. September: Ulrich Herbert, deutscher Historiker
- 25. September: Bob McAdoo, US-amerikanischer Basketballspieler
- 25. September: Mark Hamill, US-amerikanischer Schauspieler;StarWars
- 27. September: Meat Loaf, US-amerikanischer Rocksänger und Schauspieler
- 29. September: Maureen Caird, australische Leichtathletin und Olympiasiegerin
- 2. Oktober: Sting, britischer Popstar
- 3. Oktober: Hans Bongartz, deutscher Fußballspieler und Fußballtrainer
- 4. Oktober: Frank-Wolf Matthies, deutscher Schriftsteller
- 5. Oktober: Karen Allen, US-amerikanische Schauspielerin
- 5. Oktober: Bob Geldof, Irischer Musiker
- 6. Oktober: Hans-Jürgen Uhl, deutscher Politiker und MdB
- 7. Oktober: Enki Bilal, französischer Comic-Zeichner und Illustrator
- 8. Oktober: Jutta Haug, MdEP für die SPD
- 8. Oktober: Frank-Jürgen Weise, Vorsitzender der deutschen Bundesagentur für Arbeit
- 9. Oktober: Mark Weber, Geschichtsrevisionist, Holocaustleugner
- 10. Oktober: Willi Brase, deutscher Politiker
- 10. Oktober: Eugen Egner, deutscher Zeichner und Schriftsteller
- 11. Oktober: Jean-Jacques Goldman, französischer Komponist und Interpret
- 15. Oktober: Rafael Waganjan, armenischer Schachgroßmeister
- 15. Oktober: Heinz Schmitt, deutscher Politiker und MdB
- 15. Oktober: A. F. Th. van der Heijden, niederländischer Schriftsteller
- 15. Oktober: Roscoe Tanner, US-amerikanischer Tennisspieler
- 16. Oktober: Sibylle Pfeiffer, deutsche Politikerin
- 17. Oktober: Christoph Marthaler, Schweizer Regisseur
- 18. Oktober: Stephan Schwartz, deutscher Film-, Theater- und Fernsehschauspieler
- 20. Oktober: Hans-Georg Aschenbach, deutscher Skispringer
- 23. Oktober: Charly García, argentinischer Popstar
- 23. Oktober: Ingo Peter, deutscher Fußballtrainer
- 23. Oktober: Gerd Kische, ehemaliger deutscher Fußballspieler
- 24. Oktober: Chris von Rohr, Schweizer Rock-Musiker
- 26. Oktober: Bootsy Collins, US-amerikanischer Bassist
- 27. Oktober: K. K. Downing, Mitgründer und Gitarrist der Heavy Metal-Band Judas Priest
- 30. Oktober: Trilok Gurtu, Percussionist, Sänger und Komponist aus Indien
- 31. Oktober: Volker-Michael Anton, deutscher Fernschachgrossmeister
- 2. November: Alexander Schonath, deutscher Politiker
- 4. November: Dagmar Reim, deutsche Rundfunk-Intendantin
- 4. November: Carlo Fugazza, italienischer Karate-Meister
- 4. November: Cosey Fanny Tutti, Musiker, Künstler
- 4. November: Eugenio Torre, philippinischer Schachspieler
- 4. November: Traian Băsescu, rumänischer Politiker, Bürgermeister von Bukarest
- 5. November: Ulla Berkéwicz, deutsche Schriftstellerin
- 5. November: Hanns-Josef Ortheil, deutscher Schriftsteller
- 7. November: Christa Klass, deutsche Europaabgeordnete
- 11. November: Kim Peek, autistischer Inselbegabter, lieferte die Inspiration zum Film Rain Man mit Dustin Hoffman
- 15. November: Mike Mentzer, US-amerikanischer Profi-Bodybuilder
- 16. November: Bernd Lehmann, deutscher Geodät
- 17. November: Werner Hoyer, deutscher Politiker
- 17. November: Willi Stächele, deutscher Politiker und Minister für Ernährung in Baden-Württemberg
- 17. November: Jack Vettriano, Maler
- 18. November: Heinrich Schiff, Cellist und Dirigent aus Österreich
- 19. November: Gerhard Feige, Bischof von Magdeburg
- 20. November: León Gieco, argentinischer Popstar
- 22. November: Bernd Herrmann, deutscher Leichtathlet
- 22. November: Kent Nagano, US-amerikanischer Dirigent
- 26. November: Ilona Staller, ehemalige ungarische Pornodarstellerin
- 26. November: Angelika Barbe, Gründungsmitglied der DDR-SPD, Bundestagsabgeordnete
- 26. November: Sulejman Tihić, Mitglied des rotierenden Staatspräsidiums von Bosnien und Herze

Kernfusion

Fusions-Reaktion wird als vielversprechende Reaktion für die Energieerzeugung in einem Kernfusionsreaktor angesehen.]] Kernfusion bezeichnet den Prozess des Verschmelzens zweier Atomkerne zu einem schwereren Kern. Je nachdem, welche Ausgangskerne beteiligt sind und welches Element daraus entsteht, wird bei diesem Prozess Energie freigesetzt oder aufgewendet. Die Energiebilanz ist positiv, wenn das Fusionsprodukt eine Massenzahl von weniger als etwa 60 bis 80 hat, negativ bei noch schwereren Kernen. Der Grund dafür ist die unterschiedliche Verteilung des Massendefekts über das Periodensystem. In der Regel wird bei einer Kernverschmelzung neben dem Reaktionsprodukt ein leichtes Teilchen wie ein Neutron, ein Proton, ein Alpha-Teilchen oder ein Gamma-Teilchen erzeugt. Dieses ist wegen Energie- und Impulserhaltung erforderlich, da der neu erzeugte Kern nur fest definierte Energieniveaus annehmen kann, während die kinetische Energie, die die beiden Ausgangskerne vor der Verschmelzung haben, variabel ist. Besonders viel Energie wird frei, wenn schwerer und überschwerer Wasserstoff (Deuterium und Tritium) miteinander verschmelzen. Hier beträgt der Massendefekt fast 4 Promille, das heißt, die Reaktionsprodukte Helium und ein Neutron haben entsprechend weniger Masse als die Ausgangsprodukte. Die fehlende Masse wird aufgrund der Äquivalenz von Masse und Energie als kinetische Energie auf die Reaktionsprodukte übertragen oder in Form von Gammastrahlung freigesetzt. Die Kernfusion ist die Energiequelle der Sterne, etwa unserer Sonne. Die meisten Sterne fusionieren dabei beim so genannten Wasserstoffbrennen von Wasserstoff über mehrere Zwischenschritte zu Helium, die dafür nötige Temperatur liegt bei ca. 10 Millionen Kelvin. Am Ende ihrer Lebenszeit, wenn der Wasserstoff aufgebraucht ist, kommt die Energie aus der Fusion von Helium oder noch größerer Atome. Diese Fusion liefert weniger Energie und hat eine höhere Fusionstemperatur. Größere Sterne können mit ihrer Masse auch einen stärkeren Gravitationsdruck erzeugen, wodurch diese am Ende auch schwerere Elemente fusionieren. Die für die Fusion notwendige Temperatur hängt unter anderem vom Druck ab. Da auf der Erde ein ähnlich starker Druck wie auf der Sonne nicht erzeugt werden kann, liegt hier die für die Wasserstofffusion nötige Temperatur bei etwa 100 Millionen Kelvin.

Nutzung auf der Erde


- Im Labor zur Grundlagenforschung. Hier werden mittels eines Teilchenbeschleunigers energiereiche Atomkerne auf ein Ziel geschossen, wo es zu Verschmelzungsreaktionen kommen kann.
- In Kernwaffen (Wasserstoffbombe). Während Kernspaltungswaffen wie die Hiroshima-Bombe (»Little Boy«) eine Sprengkraft von bis zu 400 Kilotonnen TNT haben, entfalten Kernfusionswaffen mehrere Megatonnen TNT. Da man noch keine kontrollierte Reaktion hervorrufen kann, wird im Innern einer Wasserstoffbombe eine Atombombe platziert, um eine hohe Temperatur von 100 Millionen Kelvin zu erreichen, welche nötig ist, um die Kernfusion zu initiieren.
- Zur billigen Erzeugung von Neutronen mittels des Farnsworth-Hirsch-Fusors.
- Zur geplanten zivilen Energie- und Stromerzeugung durch Kernfusionsreaktoren. Am weitesten fortgeschritten ist hier das Projekt Joint European Torus (kurz JET), das für einige Sekunden ein Plasma aus Deuterium und Tritium am Brennen halten konnte, und dabei einige Megawatt produzierte. Ab 2016 soll voraussichtlich der internationale Versuchsreaktor ITER in Südfrankreich in Betrieb gehen. Experten erwarten jedoch nicht vor 2030 bis 2050 den Bau eines kommerziell verwendbaren Fusionskraftwerkes. Es gab auch immer wieder Versuche, Fusion ohne aufwändige Vorrichtungen zur Erzeugung eines geeigneten Plasmas zu erzeugen, z. B. mittels kalter Fusion oder Bläschen-Fusion.

Kalte Fusion und verwandte Verfahren

Kalte Fusionen und verwandte Verfahren haben gemein, dass bei ihnen der Energiebedarf, um eine Fusion anzuschieben, äußerst gering und somit auch das Verfahren relativ leicht durchzuführen ist. Ein US-amerikanischer Artikel zur Bläschen-Fusion titelte passend „Star in a Jar?“ – sinngemäß „Die Sonne im Wasserglas?“. Nach der gescheiterten ursprünglichen Kalten Fusion von 1989 richtet sich die Aufmerksamkeit derzeit auf die Bläschen-Fusion, bei der Deuterium mittels Ultraschall und unter Neutronenbeschuss in Schwingungen versetzt wird. Dabei entstehende Gasbläschen kollabieren (Kavitation) unter bestimmten Umständen äußerst energiereich unter Aussendung von Lichtblitzen (Sonolumineszenz) und bei sehr hohen Temperaturen von an der Bläschenoberfläche gemessen über 10.000 °C. Die Vermutung ist, dass innerhalb der Bläschen weitaus höhere Temperaturen und Drücke zustande kommen, die eine Kernfusion ermöglichen. Der Versuch zur Bläschen-Fusion soll bislang dreimalig mit Erfolg durchgeführt worden sein, 2002 und 2004 von Gruppen um den Entdecker Rusi P. Taleyarkhan und 2005 mit sogar deutlich vereinfachter Apparatur von einer Gruppe um Yiban Xu und Adam Butt. Trotzdem ist die Realisierbarkeit dieser Art von Fusion, sowie die kalte Fusion allgemein, selbst unter Wissenschaftlern nach wie vor höchst umstritten. Eine „lauwarme“ Kernfusion ist den Wissenschaftlern um Seth Putterman von der Universität von Kalifornien mit Lithiumtantalat, einem pyroelektrischem Kristall, gelungen. Das Verfahren tauge aber nicht zur Stromerzeugung, sondern ließe sich, etwas überarbeitet, recht simpel zur Produktion von hochenergetischen Neutronen nutzen, um Gepäckstücke an Flughäfen zu durchleuchten...

Reaktionen (Auswahl)


- D + T → 4He + n + 17,588 MeV (größter Wirkungsquerschnitt)
- D + D → 3He + n + 3,268 MeV
- D + D → T + p + 4,03 MeV
- 3He + D → 4He + p + 18,34 MeV Es wird aber niemals Tritium als Endprodukt entstehen. In der Sonne findet u.a. folgende so genannte Proton-Proton-Reaktion statt: # p + p → D + e^+ + \nu_e + 0,42 MeV (langsamste, und damit begrenzende Reaktion)
e^+ + e^- → 2\gamma (mit Energie E(2 \gamma) = 2 \cdot 511keV) # D + p → 3He + \gamma + 5,49 MeV # 3He + 3He → 4He + 2 p + \gamma + 12,86 MeV In obigen Formeln steht D für Deuterium (schwerer Wasserstoff ^2\rm H), T für Tritium (überschwerer Wasserstoff ^3\rm H), 3He und 4He für die Isotope des Heliums mit 1 bzw. 2 Neutronen, \gamma für Gammaquant, e^- für Elektron, e^+ für Positron, \nu_e für Elektron-Neutrino, n für Neutron und p für Proton. Die jeweils angegebenen Energien verteilen sich als Bewegungsenergie auf die Reaktionsprodukte. Zudem findet in der Sonne ein Kohlenstoff-katalysierter Fusionszyklus statt, der Bethe-Weizsäcker-Zyklus, der etwa 1,6% der Energie des Sonnenhaushalts ausmacht.

Weblinks


- [http://www.ipp.mpg.de/ Max-Planck-Institut für Plasmaphysik] in Garching und Greifswald (Informationen zu den verschiedenen Typen der Fusionsreaktoren(Stellarator und Tokamak, sowie deren konkrete Untersuchungen)
- [http://www.marcus-haas.de/Wissenschaft/technologie/kernfusion.html Kernfusion - eine Energiequelle der Zukunft?]; Marcus Haas

Siehe auch


- ASDEX Upgrade
- Lawson-Kriterium
- ITER
- Tokamak
- Z-Maschine
- Forschungsanlage in Greifswald, genannt Wendelstein 7-X Kategorie:Plasmaphysik Kategorie:Kernphysik Kategorie:Kernenergie Kategorie:Astrophysikalischer Prozess ja:原子核融合

Plasma (Physik)

Als Plasma bezeichnet man in der Physik ein (teilweise) ionisiertes Gas, das zu einem nennenswerten Anteil freie Ladungsträger wie Ionen oder Elektronen enthält. Mehr als 99% der sichtbaren Materie im Universum befindet sich im Plasmazustand. Der Begriff Plasma geht auf Irving Langmuir (1928) zurück. Der Plasmazustand wird als vierter Aggregatzustand bezeichnet. Die Theorie zur Beschreibung eines Plasmas als ein leitendes Gas ist die Magnetohydrodynamik.

Vorkommen

Natürliches Vorkommen von Plasma

Magnetohydrodynamik Magnetohydrodynamik Magnetohydrodynamik
- in der Sonne oder anderen Sternen, der Sonnenkorona und dem Sonnenwind
- Blitze
- Flammen
- Polarlicht
- Ionosphäre
- (leuchtende) Gasnebel im Weltall
- Quark-Gluon-Plasma in hypothetischen Quarksternen bzw. kurz nach dem Urknall (Bemerkung: Keine der Erläuterungen in diesem Artikel ist für Quark-Gluonen-Plasmen relevant.) Weil Sonne und Sterne aus Plasma bestehen, liegen über 99% aller sichtbaren Materie des Universums als Plasma vor.

Künstlich erzeugte Plasmen


- Beleuchtungstechnik: in Leuchtstoffröhren (Energiesparlampen), Bogenlampen, und allgemein Gasentladungslampen.
- Halbleitertechnik: zum Plasmaätzen und zur plasmainduzierten Materialabscheidung (PECVD)
- In der Beschichtungstechnik: zum Aufbringen von Funktionsschichten z.B. Verspiegelungen, Anti-Haft-Schichte, etc.
- In der Werkstofftechnik: zur Oberflächenmodifizierung durch plasmainduzierte Materialabscheidung (PECVD und Plasmapolymerisation), Oberflächenhärtung oder Plasmaoxidation
- In der Analysentechnik zum Aufschließen von Probenmaterialien (Plasmaveraschung) und in Messgeräten zum Spurennachweis von Metallen ( ICP, ICP-MS)
- In der Werkstoffverarbeitung beim Schweißen
- In der Bildschirmtechnik im Plasmabildschirm
- In der Energieforschung im Fusionsexperiment
- Beim Wiedereintritt von Spaceshuttles

Eigenschaften von Plasmen

Ein Plasma ist eine Sammlung von geladenen Teilchen mit den folgenden drei Eigenschaften: # Die Debye-Länge \lambda_D=(\varepsilon_0k_BT_e/n_ee^2)^ ist klein gegenüber den Abmessungen. # Die Anzahl von Teilchen in einer Kugel mit Radius gleich der Debye-Länge ist groß. # Die Zeit zwischen Stößen ist lang gegenüber der Periode der Plasmaoszillationen Ein Plasma wird charakterisiert durch die vorhandenen Spezies (Elektronen, positive und negative Ionen, neutrale Atome, neutrale und geladenen Moleküle), deren Dichten und Temperaturen (die nicht gleich sein müssen), und räumliche Struktur, insbesondere Ladung und Ströme bzw. elektrische und magnetische Felder. Plasmen sind normalerweise quasineutral, d.h. die netto Ladungsdichte ist sehr klein im Vergleich zur Elektronendichte. Ausnahmen beschränken sich auf Regionen von der Größe der Debye-Länge, z.B. in der Randschicht. Das Verhältnis zwischen Ionenmasse und Elektronenmasse ist groß, mindestens 1836 (bei einem Wasserstoffplasma). Viele Eigenschaften von Plasmen lassen sich daraus ableiten. Charakteristisch für Plasmen ist ihr typisches Leuchten, das durch Strahlungsemission angeregter Gasatome oder Moleküle verursacht wird. Ausnahmen sind Plasmen, die sehr kalt sind, wie oft im Weltraum, oder die so heiß sind, dass die Atome vollständig ionisiert sind, wie im Zentrum von Fusionsmaschinen.

Technische Plasmaanwendungen

Grundsätzlich können verschiedene im Plasma ablaufende chemische oder physikalische Prozesse ausgenutzt werden.

Anwendungen in der Beleuchtungstechnik

Das für Plasmen typische Leuchten wird ausgenutzt. Im Plasma führen Stoßprozesse schneller Elektronen mit Gasatomen oder Molekülen dazu, dass Elektronen aus der Hülle der getroffenen Partikel Energie zugeführt wird. Diese Energie wird dann zu einem späteren Zeitpunkt als abgestrahltes Licht freigesetzt. Das entstehende Spektrum hängt stark von den vorhandenen Gasen, dem Druck und der mittleren Energie der Elektronen ab.

Plasmachemische Anwendungen

Eine hohe Konzentration chemisch reaktiver Spezies erlaubt es grundsätzlich auch, Plasmen für chemische Umsetzungen einzusetzen. In der Tat gab es in der Vergangenheit Versuche, plasmachemische Verfahren industriell einzusetzten. Die komplexe Plasmazusammensetzung macht derartige Umsetzungen jedoch sehr aufwändig und wenig effizient. Plasmachemische Verfahren werden deshalb heute in der chemischen Synthese praktisch nicht mehr eingesetzt. Ein Beispiel für die erfolgreiche Anwendung ist die Synthese von Diamant. Dabei wird Diamant aus dem Plasma auf eine Oberfläche abgeschieden. Diese Diamantschicht ist polykristallin und hat nicht die Qualität von Schmuckdiamanten. Die Wachstumsraten dieser Schicht sind sehr klein (ca 1µm/h). Daher sind dickere Schichten sehr teuer. In großem Umfang wird Plasmachemie weiterhin in der Halbleiterindustrie betrieben. Hier werden Plasmen zum (Trocken)-Ätzen und zur Schichtabscheidung PECVD verwendet. Bei Ätzprozessen wird im Gegensatz zur Beleuchtungstechnik der direkte Kontakt des Plasmas mit der Oberfläche ausgenutzt, um gezielten Materialabtrag zu erreichen. Eine Schlüsselrolle spielen hierbei die in Wandnähe herrschenden elektrischen Felder, welche charakteristisch für Randschichten sind.

Klassifizierung von Plasmen

Eine Klassifizierung der höchst unterschiedlichen Formen von Plasma kann aufgrund mehrerer Kriterien vorgenommen werden. In der Natur vorkommende Plasmen variieren in ihrer Dichte um mehr als 10 Größenordnungen. Extrem hohe Dichte besitzt das Plasma im Sonneninneren, extrem niedrige Dichte herrscht in interstellaren Gasnebeln. Entsprechend extrem sind die Unterschiede in den physikalischen Eigenschaften von Plasmen. Ein Schlüsselparameter zur Unterscheidung von Plasmen ist der Druck des Gases, in welchem sich die ionisierten Teilchen bewegen. Dieses Hintergrundgas wird auch als Neutralgas bezeichnet.

Neutralgasdruck

Es kann unterschieden werden zwischen
- Niederdruckplasmen
- Normaldruckplasmen
- Hochdruckplasmen Niederdruckplasmen werden in verdünnten Gasen erzeugt, deren Druck signifikant niedriger liegt, als Atmosphärendruck. Bei Hochdruckplasmen ist der Druck des Gases signifikant höher als der Atmosphärendruck. Ein typisches Beispiel sind so genannte Hochdrucklampen. Normaldruckplasmen werden ungefähr bei atmosphärischem Druck erzeugt. Eine typische Anwendung sind die elektrisch behinderten Entladungen, die beispielsweise bei der Bearbeitung von Kunstoffbahnmaterialien eingesetzt werden. Ein weiteres Beispiel sind Lichtbögen, wie sie beim elektrischen Schweißen entstehen..

Thermisches Gleichgewicht

Ein wichtiges Merkmal eines Plasmas ist, inwieweit es sich im thermischen Gleichgewicht befindet:
- im vollständigen thermischen Gleichgewicht haben die Schwerteilchen (Moleküle, Atome, Ionen) die gleiche Temperatur wie die davon abgelösten Elektronen, das Plasma befindet sich auch im Strahlungsgleichgewicht mit der Umgebung, das heißt es emittiert Hohlraumstrahlung.
- im lokalen thermischen Gleichgewicht haben nur die Schwerteilchen (Moleküle, Atome, Ionen) die gleiche Temperatur wie die davon abgelösten Elektronen, es werden aber charakteristische Spektrallinien anstatt Hohlraumstrahlung emittiert, die Strahlungstemperatur der Umgebung ist niedriger (oder höher, dann wird mehr Strahlung absorbiert) als die Plasmatemperatur.
- bei nicht-thermischen Plasmen dagegen haben die Elektronen eine viel höhere Temperatur als die Schwerteilchen. Niederdruckplasmen verfügen typischerweise über diese Eigenschaft. Bei entsprechender äußerer Anregung können die Elektronen kinetische Energien in der Größenordnung mehrerer Elektronenvolt aufnehmen, was mehreren 10.000 Grad entspricht. Die Temperatur des Gases kann gleichzeitig wesentlich niedriger, beispielsweise bei Raumtemperatur liegen. Mit derartigen Plasmen können Werkstücke bearbeitet werden (Beschichtung, Plasmaätzen), ohne diese übermäßig zu erhitzen. Damit eignen sich Niedertemperaturplasmen in besonderer Weise für die Oberflächenmodifizierung von temperaturempfindlichen Polymeren.

Ionisierungsgrad

Der Grad der Ionisierung des Plasmas ist eine weitere charakteristische Eigenschaft.
- Der Ionisierungsgrad gibt den Anteil der Gasatome an, die durch Ionisation Elektronen abgegeben haben.
- Thermische Plasmen mit hoher Temperatur (beispielsweise Sonnenkorona) sind vollständig ionisiert.
- Bei technisch hergestellten Niederdruckplasmen dagegen liegt der Grad der Ionisierung maximal bei wenigen Prozent.
- Die durch den Ionisierungsgrad und den Gasdruck bestimmte Ladungsträgerdichte eines Plasmas bestimmt die Ausbreitungsfähigkeit elektromagnetischer Wellen im Plasma, siehe auch Ionosphäre.

Erzeugung von Plasmen

Ein Plasma kann nur durch äußere Energiezufuhr am Leben erhalten werden. Bleibt die Energieeinkopplung aus, so verlischt das Plasma, das heißt die positiven und negativen Ladungsträger rekombinieren zu neutralen Atomen, Molekülen oder Radikalen. Ferner können die Ladungsträger durch ambipolare Diffusion z.B. an elektrisch leitenden Wänden oder ins Vakuum des Weltalls verloren gehen. Hinzu kommen (Wärme-)Strahlungsverluste des Plasma. Um den permanenten Verlust ionisierter Teilchen zu kompensieren, müssen diese immer wieder neu erzeugt werden, was durch Stoßionisation geschieht. Sehr schnelle Elektronen sind beim Auftreffen auf ungeladene Teilchen in der Lage, Elektronen aus deren Atomhülle herauszuschlagen. Dieser Vorgang kann unter geeigneten Bedingungen als Lawineneffekt ablaufen, sofern nach dem Stoß aus einem vorhandenen Elektron zwei (plus ein positives Ion) werden. Bei technischen Plasmen kann die räumliche Begrenzung des Plasmas problematisch sein. Die energiereichen Teilchen des Plasmas vermögen u.U. Wände, Werkstücke oder Elektrode durch intensive Strahlung oder energiereiche Teilchen zu schädigen, letzterer Prozess ist auch als