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Plasmarand und Wand

Der Bereich "Plasmarand und Wand" (E2M) untersucht Dynamik und Transportvorgänge in Fusionsplasmen sowie die Wechselwirkung des Plasmas mit den Materialien der Wand.


Die Physik in der Zone vom Plasmarand bis zur Wand des begrenzenden Vakuumgefäßes ist bestimmt durch ein System eng miteinander gekoppelter nichtlinearer Prozesse und bietet eine Fülle wissenschaftlich interessanter Fragestellungen: Am Plasmarand gehen die toroidal geschlossenen in offene Magnetfeldlinien über. Die Transportvorgänge werden durch Mikroturbulenz beherrscht, die in Wechselwirkung mit makroskopischen Strömungen zur spontanen Entwicklung einer Transportbarriere führen, die für guten Plasmaeinschluss wichtig ist. Die steilen Druckgradienten in der Barriere treiben Instabilitäten (Edge Localized Modes (ELMs)), die zusammen mit dem turbulenten Transport letztlich den Energieverlust aus dem Plasma und den Eintrag von Teilchen und Energie auf die offenen Feldlinien und die begrenzenden Wände bestimmen.

Die starken Leistungsflüsse auf die Wand lassen eine Plasma-Material-Grenzschicht entstehen, in der auch atom- und festkörperphysikalische Prozesse eine entscheidende Rolle spielen. Die Zusammensetzung und Struktur der Wandmaterialien steht in dynamischer Wechselwirkung mit den Plasmabestandteilen. Um geeignete Wandmaterialien auszuwählen und ihre Wechselwirkung mit dem Plasma vorhersagen zu können, ist ein grundlegendes Verständnis der Einzelprozesse erforderlich.

Damit kombiniert der Bereich E2M interdisziplinäre Grundlagenforschung auf den Gebieten der Plasma- und Materialphysik.

Die hierzu an den Fusionsanlagen ASDEX Upgrade und JET sowie an Laborexperimenten und einem Tandembeschleuniger laufenden wissenschaftlichen Arbeiten haben ebenso Bedeutung für Wendelstein 7-X, ITER und DEMO.

 
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