Veröffentlichungen

1.
J. D. Lore, T. Andreeva, J. Boscary, S. Bozhenkov, J. Geiger, J. H. Harris, H. Hölbe, A. Lumsdaine, D. McGinnis, A. Peacock, and J. Tipton, "Design and Analysis of Divertor Scraper Elements for the W7-X Stellarator," IEEE Transactions on Plasma Science 42 (3), 539-544 (2014).

Numerische Simulationen von Stellaratorplasmen

In diesem Projekt werden numerische Simulationen der Magnetfelder für den Plasmabetrieb des Wendelstein 7-X berechnet.


Numerische Simulationen sind für die Planung und Auslegung von Maschinenkomponenten unerlässlich, wie auch für die Vorhersage und Überprüfung von experimentellen Ergebnissen. Plasmaszenarien, die noch nie experimentell erforscht wurden, lassen sich schon im Vorfeld auf kritische Situationen überprüfen.

Poincaré-Darstellung des Magnetfeldes für eine Konfiguration der ersten Betriebsphase (schwarz) und eine  Konfiguration mit reaktorrelevanten Plasmaparametern (rot). Bild vergrößern
Poincaré-Darstellung des Magnetfeldes für eine Konfiguration der ersten Betriebsphase (schwarz) und eine  Konfiguration mit reaktorrelevanten Plasmaparametern (rot). [weniger]

Die Position, an der das Plasma auf den Divertor auftrifft, ist zum Beispiel entscheidend für einen zuverlässigen Maschinenbetrieb und hat einen wichtigen Einfluss auf die Eigenschaften und die Güte des Plasmaeinschlusses. Dieser Auftreffpunkt wird bestimmt durch das Magnetfeld innerhalb des Plasmagefäßes.

<p class="Body2">Asymmetrie des W&auml;rmeflusses auf die Divertoren durch eine einzelne zus&auml;tzliche Komponente.</p> Bild vergrößern

Asymmetrie des Wärmeflusses auf die Divertoren durch eine einzelne zusätzliche Komponente.

Der Hauptteil dieses Magnetfeldes wird durch das Magnetspulensystem von Wendelstein 7-X erzeugt. Es verfügt über eine große Flexibilität und ermöglicht damit vielfältige Magnetfeldkonfigurationen. Ströme im Plasma erzeugen allerdings zusätzliche Magnetfelder, die das ursprünliche ändern. Damit ändert sich während einer Plasmaentladung das Magnetfeld. Diese Änderungen stellen hohe Anforderungen an die Auswahl und Steuerung der Konfiguration und der Plasmaentladung.

Numerische Verfahren ermöglichen die Untersuchung der verschiedenen Möglichkeiten zur Lösung dieser Herausforderungen. Mögliche Strategien sind statische oder dynamische Änderungen am externen Feld, an der Geometrie oder der Einbau zusätzlicher Divertorkomponenten.

Des weiteren ermöglichen es numerische Studien, Szenarien zu entwickeln, die schon in der ersten Betriebsphase von Wendelstein 7-X als Test für den später geplanten Betrieb mit reaktorrelevanten Plasmaszenarien dienen können.

 
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