Techniklexikon

Transport im Plasma

Plasmaphysik, Magnetohydrodynamik, zusammenfassende Bezeichnung für die in einem Plasma stattfindenden Transportvorgänge von Materie, Energie, Impuls und elektrischer Ladung, die sich durch entsprechende Transportgleichungen, in denen phänomenologische Transportkoeffizienten (Diffusionskoeffizient, Wärmeleitfähigkeit, Viskosität, elektrische Leitfähigkeit) das Verhältnis der Stromdichte der transportierten Grösse zur jeweiligen treibenden Kraft angeben, beschreiben lassen. Die Transportkoeffizienten werden mikroskopisch durch die mittleren freien Weglängen der Plasmateilchen bestimmt (Transporttheorie) und weichen z.T. erheblich von denen der Neutralgase bei Raumtemperatur ab.

Die elektrische Leitfähigkeit eines Plasmas beträgt mit dem Ansatz der Drude-Lorentz-Theorie  (n: Anzahldichte, v: Driftgeschwindigkeit der geladenen Teilchen), wobei die mittlere freie Weglänge  vom Stossmechanismus abhängt. Es zeigt sich, dass bei höherer Ionisierung die Leitfähigkeit nicht mehr von der Ionenzahldichte abhängt. Dasselbe gilt für die Wärmeleitfähigkeit , die sich nach dem Wiedemann-Franz-Gesetz zu  ergibt. Von der Temperatur hängen beide stark ab:  wie ,  wie . Besonders die Hochtemperaturplasmen haben daher extreme Eigenschaften, etwa sehr hohe Wärmeleitfähigkeiten, und daher Probleme mit Verlustprozessen.