Schnelle Teilchen in heißen Plasmen

IPP-Physiker als Leiter einer Helmholtz-Nachwuchsgruppe ausgewählt

9. November 2015

Der IPP-Wissenschaftler Dr. Benedikt Geiger ist einer von 17 Nachwuchsforschern und -forscherinnen, die jetzt von der Helmholtz-Gemeinschaft unter 250 Bewerbern ausgewählt wurden, um eine eigene Forschungsgruppe aufzubauen.


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Dr. Benedikt Geiger

Der IPP-Wissenschaftler Dr. Benedikt Geiger ist einer von 17 Nachwuchsforschern und -forscherinnen, die jetzt von der Helmholtz-Gemeinschaft unter 250 Bewerbern ausgewählt wurden, um eine eigene Forschungsgruppe aufzubauen. Vorangegangen war ein mehrstufiges Wettbewerbsverfahren mit externer Fachbegutachtung. Fünf Jahre lang wird Benedikt Geiger nun mit jährlich 250.000 Euro unterstützt.

Benedikt Geiger, 1982 in Rosenheim geboren, erforscht die Teilchenbewegungen in heißen Fusionsplasmen. Dabei geht es um zwei verschiedene Partikelsorten: Zum einen sind dies die schnellen Heliumkerne, die bei der Fusion entstehen und in einem späteren Kraftwerk mit ihrer hohen Bewegungsenergie dafür sorgen werden, dass das Plasma auch ohne Heizung auf Temperatur bleibt. Für die Energiebilanz des Kraftwerks ist es entscheidend, dass diese Teilchen im magnetischen Käfig lange genug eingeschlossen bleiben, um ihre Energie an das Plasma abgeben zu können. Zum anderen geht es um schwere Verunreinigungsteilchen aus der Wand des Plasmagefäßes. Sie entziehen dem Plasma Wärmeenergie und leiten sie in Form elektromagnetischer Wellen aus dem Plasma ab. Diese unerwünschten Teilchen sollten den magnetischen Käfig daher möglichst schnell wieder verlassen. 

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Tomographische Rekonstruktion der Geschwindigkeits-Verteilung schneller Ionen im Plasmazentrum von ASDEX Upgrade

Welche Mechanismen bei diesen Transportprozessen eine Rolle spielen und wie sie zu steuern sind, werden Benedikt Geiger und seine Mitarbeiter im Detail erkunden. Da im IPP zwei verschiedene Anlagen zur Verfügung stehen – in Garching wird der Tokamak ASDEX Upgrade betrieben, in Greifswald der Stellarator Wendelstein 7-X – kann die Gruppe prüfen, wie die unterschiedliche Struktur des magnetischen Käfigs den Teilchentransport beeinflusst. Um das Fusionsprodukt Helium zu simulieren, wird dazu per Neutralteilchenheizung Wasserstoff in das Plasma hineingeschossen. Spektrometer können dann die Bewegung im Plasmavolumen erfassen. Schwere Verunreinigungsionen wiederum werden – in Zusammenarbeit mit der Universität Greifswald – per Laser gezielt in das Plasma eingebracht. Ein gepulster Laserstrahl schmilzt dazu die Oberfläche eines beschichteten Glasträgers ab. Röntgenkameras und Spektrometer beobachten dann die Wege der Teilchen im Plasma. Die experimentellen Ergebnisse werden anschließend mit den Vorhersagen der Theorie verglichen.

Das Helmholtz-Programm soll nicht nur begabten wissenschaftlichen Nachwuchs fördern, sondern auch die Vernetzung zwischen Helmholtz-Zentren und Partnerhochschulen verstärken. Benedikt Geiger zum Beispiel wird Vorlesungen an der Universität Greifswald halten. Einschließlich der diesjährigen – zwölften – Auswahlrunde hat die Helmholtz-Gemeinschaft bislang 200 Nachwuchsgruppen ermöglicht. Die Kosten werden zur einen Hälfte vom Sitzinstitut, zur anderen Hälfte von der Helmholtz-Gemeinschaft getragen, der das IPP als assoziiertes Institut angeschlossen ist.

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