Berechnung dreidimensionaler Plasmagleichgewichte

Poincaréplot für Wendelstein 7-X an der bohnenförmigen Symmetrieebene bei beta = 1.7 %. Bild vergrößern
Poincaréplot für Wendelstein 7-X an der bohnenförmigen Symmetrieebene bei beta = 1.7 %.

Mit Hilfe des in einer Zusammenarbeit des Princeton Plasma Physics Lab (PPPL) mit dem IPP entwickelten PIES Codes werden dreidimensionale Plasmagleichgewichte in Stellaratoren erforscht.
Im Gegensatz zu anderen solchen Codes werden hierbei das Auftreten von Inselstrukuren an rationalen Werten der Rotationstransformation sowie die Ergodisierung, d.h. das Aufbrechen und Verschwinden von Flußflächen mitberücksichtigt. Im Falle von Wendelstein 7-X sind hierbei besonders das Verhalten der Inselkette bei iota = 5/5 sowie der nahegelegenen Flußflächen am Plasmarand von Interesse, da diese für den Divertorbetrieb von Wendelstein 7-X relevant sind (siehe Bild 1).

 


Optimierung von Stellaratorspulen

Spulensatz für den Stellarator Wendelstein 7-X. Bild vergrößern
Spulensatz für den Stellarator Wendelstein 7-X.



Der Entwurf optimierter Stellaratoren erfolgt in zwei Hauptschritten. Zunächst wird eine Plasmakonfiguration ermittelt, welche die gewünschten Eigenschaften bezüglich Stabilität, Einschlußverhalten und ggf. weiterer Merkmale aufweist. Im zweiten Schritt sucht man mittels einer Optimierungsprozedur die Geometrie eines Satzes von Spulen, deren Magnetfeld zur Ausbildung eben dieser Plasmakonfiguration führt.
Das Arbeitsgebiet ist auch nach Abschluss des Designs für Wendelstein 7-X von Bedeutung, sowohl im Hinblick auf mögliche Nachfolgekonfigurationen, als auch für mehrere andere optimierte Konfigurationen, die sich weltweit derzeit in der Planung befinden (siehe Bild 2).

 
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