Nuclear Fusion Award 2018 für IPP-Wissenschaftler

Arne Kallenbach für wandschonende Experimente in Hochleistungs­plasmen ausgezeichnet

31. Oktober 2018

Der jährlich verliehene Preis würdigt herausragende Arbeiten, die in der Fachzeitschrift „Nuclear Fusion“ erschienen sind, der meistzitierten Fachzeitschrift der Fusionsforschung.

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Der Nuclear Fusion Award 2018 ging an Professor Dr. Arne Kallenbach. Die Auszeichnung nahm stellvertretend Koautor Dr. Marco Wischmeier auf der Fusionskonferenz in Indien entgegen.

Mit Professor Dr. Arne Kallenbach wurde bereits zum zweiten Mal in Folge ein Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Plasmaphysik (IPP) in Garching mit dem Nuclear Fusion Award ausgezeichnet. Der Preis geht an Autoren, deren Publikation in den zwei auf die Veröffentlichung folgenden Jahren von dem bedeutendsten Einfluss war.

Arne Kallenbach erhielt den Nuclear Fusion Award 2018 für seine 2015 veröffentlichte Arbeit über Experimente mit Hochleistungsplasmen am Garchinger Tokamak ASDEX Upgrade: „Partial detachment of high power discharges in ASDEX Upgrade“. Hier untersuchte er zusammen mit dem ASDEX Upgrade-Team, wie sich die Divertor-Zone am Boden des Plasmagefäßes schützen lässt, die mit dem heißen Plasma in Kontakt steht. Die Methode: Der direkte Kontakt wird in einen weitgehend indirekten verwandelt – genannt „detachment“ oder „Ablösung“. Dazu werden genau dosiert und rückkopplungsgesteuert Verunreinigungen, zum Beispiel Stickstoff, in den Plasmarand eingeblasen. Auf ihrem Weg zu den Divertorplatten verlieren die Plasmateilchen beim Zusammenstoß mit den  Stickstoffteilchen den Großteil ihrer Energie, bevor sie auf die Divertorplatten stoßen. Die Stickstoff-Ionen senden die aufgenommene Energie auf sanfte Weise in Form von Licht auf die Gefäßwände. Während für ITER eine teilweise Ablösung ausreichend ist, wäre für ein Fusionskraftwerk eine ausgeprägtere Ablösung – „pronounced detachment“ – unter Umständen vorteilhaft.

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Querschnitt durch den unteren Teil des Plasmagefäßes von ASDEX Upgrade, oben mit auf den Divertorplatten aufsitzendem, unten mit abgelöstem Plasma: Deutlich ist im unteren Bild die leuchtende Zone vor den Divertorplatten zu erkennen. Hier wird die Bewegungsenergie der einfallenden Plasmateilchen in Lichtstrahlung verwandelt.

Zwei Drittel der im Fusionstestreaktor ITER in der Randschicht des Plasmas zu erwartenden Leistungsflüsse – bezogen auf den Plasmaradius sind dies 15 Megawatt pro Meter – kann die viel kleinere Anlage ASDEX Upgrade simulieren. Die Belastung des Divertors ließ sich dabei von 45 auf unter 2 Megawatt pro Quadratmeter absenken. “Diese wichtige Arbeit zeigt“, so die Laudatio, „dass die Divertor-Ablösung verlässlich gesteuert werden kann. Das bedeutet eine längere Lebensdauer für die Divertorplatten in Anlagen wie ITER. Zudem gibt die Arbeit Informationen für den Entwurf des Demonstrations­kraft­werks DEMO”.

Die mit 2500 US-Dollar dotierte Auszeichnung wurde während der IAEA Fusion Energy Conference im Oktober 2018 im indischen Ahmedabad von Koautor Dr. Marco Wischmeier entgegengenommen. Zu der preisgekrönten Veröffentlichung von Kallenbach et al. geht es hier.  

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