Highlights 2015

Experimentelle Validierung eines Transportmodells für Plasmafilamente am Rand von Fusionsplasmen

Es ist bekannt, dass der Transport von Teilchen und Energie im Bereich zwischen dem eingeschlossenen Plasma eines Tokamaks und der Wand, genannt Scrape-off Layer (SOL), im Wesentlichen durch Filamente oder Blobs hervorgerufen wird, also durch entlang der Feldlinien elongierte turbulente Strukturen. Bei ansteigender Dichte bildet sich in vielen Tokamaks eine Dichteschulter in der SOL aus, wodurch die Plasmawandwechselwirkung verstärkt wird. Für eine Vorhersage der Wandbelastung in zukünftigen Fusionsreaktoren ist daher ein besseres Verständnis der Dynamik der Filamente erforderlich. 

Analytische Modelle sagen einen grundlegenden Wechsel der Dynamik vorher, wenn die Stoßrate der Elektronen einen kritischen Wert überschreitet, was zu größeren und schneller propagierenden Filamenten und damit einem erhöhten Transport führt. Durch die Analyse von an den Tokamaks ASDEX Upgrade und JET aufgenommenen Langmuir-Sondendaten konnte jetzt der Übergang zu größeren Filamenten und erhöhtem Transport mit den Plasmaparametern im Divertor, gegeben durch eine effektive Kollisionalität Λ_div, in Verbindung gebracht werden. Das physikalische Modell erklärt den Übergang dadurch, dass die Filamente bei Λ_div > 1 von den Prallplatten des Divertors elektrisch isoliert werden. Ihre Dynamik  folgt dann nicht mehr den Gesetzen des schichtlimitierten sondern des inertialen Regimes, was größere Filamente nach sich zieht und die Dichteschulter entstehen lässt. Die Abbildung zeigt den Übergang anhand der Dichteabfalllänge in der SOL λ_n, die ein Maß für die Dichteschulter ist und für Λ_div > 1 stark anwächst. Diese Arbeit wurde jetzt zur Publikation angenommen (D. Carralero et al, Phys. Rev. Letter 2015).