VINETA

Als Grundlagenexperiment zur Plasmadynamik wird die lineare, magnetisierte Helikon-Plasmaanlage VINETA betrieben (Versatile Instrument for studies on Nonlinearity, Electromagnetism, Turbulence and Applications).


 

<span class="textklein">Aufbau des Plasmaexperiments VINETA.</span>
Aufbau des Plasmaexperiments VINETA.


Im VINETA-Experiment wird im stationären Betrieb eine zylindrische Plasmasäule der Länge L = 4 m mit Radius r > 10 cm erzeugt. Das vergleichsweise große Plasmavolumen ist von Vorteil für die Untersuchung von Plasmawellen und -instabilitäten, so z.B. für Experimente zur langwelligen Alfvéndynamik.

Das Aufbaukonzept der VINETA ist modular. Jedes Einzelmodul hat eine Länge von etwa 1 m und einen Innendurchmesser von 0.4 m. Derzeit besteht VINETA aus vier Modulen, mit je einem Satz aus acht planaren Feldspulen. Die Module können einzeln oder in Kombination betrieben werden; Spulenposition und Spulenstrom jedes Moduls lassen sich separat wählen. Auf diese Weise können homogene magnetische Felder ebenso realisiert werden wie Spiegel- und Separatrixkonfigurationen.

Das Plasma wird mit einer Helikonquelle erzeugt. Helikonwellen sind rechtszirkular polarisierte elektromagnetische Wellen, die in einer begrenzten Plasmageometrie (Zylinder) eine Eigenmodenstruktur ausbilden. Plasmaerzeugung und -heizung durch Helikonwellen sind sehr effizient. Man erreicht leicht Dichten von einigen 1020 m-3 bei Elektronentemperaturen bis 10 eV. Die Helikon-Quelle besteht aus einem Kurzwellensender mit frei wählbarer Frequenz (1.8 - 30 MHz), einem Leistungsverstärker (maximale Leistung 2.5 kW (cw)), dem Anpassungsnetzwerk und der Antenne (Nagoya Typ III).

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Blick durch ein Schauglas auf eine Plasmaentladung im Experiment VINETA. Im bläulichen Licht der Entladung ist die gewendelte Helikonantenne ist zu erkennen. [weniger]



Als Standarddiagnostik werden zur Zeit Langmuir-Sonden, emissive und magnetische Sonden verwendet. Eine LIF-Diagnostik (laser induced fluorescence) und ein Mikrowelleninterferometer befinden sich gegenwärtig im Aufbau.

Die Flexibilität der VINETA erlaubt das systematische Studium der Dynamik von Plasmawellen und Plasmainstabilitäten in verschiedenen Druck-Regimen. Laufende Forschungsprojekte an der VINETA sind:

  • die Dynamik von Helikon- und Whistlerwellen
  • Niederfrequente gradientengetriebene elektromagnetische Instabilitäten
  • Kinetische Alfvénwellen

Ein weiterer zentraler Aspekt ist der Einfluss von Berandungen und Inhomogenitäten auf die Plasmadynamik.

 
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