VINETA

Als Grundlagenexperiment zur Plasmadynamik wird die lineare, magnetisierte Helikon-Plasmaanlage VINETA betrieben.


Aufbau des Plasmaexperiments VINETA.

Im Experiment VINETA (Versatile Instrument for studies on Nonlinearity, Electromagnetism, Turbulence and Applications) 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, zum Beispiel für Experimente zur langwelligen Alfvéndynamik.

VINETA ist modular aufgebaut. 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.

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

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).

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