Aktuelle Forschung

Mit ASDEX Upgrade arbeitet man an Grundlagen für die Planung und den Betrieb des Testreaktors ITER und bereitet ein darauf folgendes Demonstrationskraftwerk vor.


Über 200 Wissenschaftler, Ingenieure und Techniker betreiben die Fusionsanlage.

Ziel der Experimente an ASDEX Upgrade ist es, das Verhalten eines magnetisch eingeschlossenen Tokamak-Plasmas genau verstehen und rechnerisch beschreiben zu können. Dies betrifft insbesondere die Bewegungen der Teilchen im magnetischen Käfig, die Stabilität des Plasmas sowie das Abführen von Plasma- und Verunreinigungsteilchen in den Divertor.

Dabei will man einerseits bekannte Betriebsweisen, wie sie für ITER vorgesehen sind, grundsätzlicher erkunden und verbessern. Andererseits sollen neue, leistungsfähigere Betriebsszenarien für ITER, DEMO und ein künftiges Fusionskraftwerk entwickelt werden: Plasmen mit höherem Energieinhalt, verbesserter Stabilität und längerer Pulsdauer.

Folgende Themen werden u.a. an ASDEX Upgrade behandelt:

  • Teilchen- und Energietransport im Plasma, Plasmaturbulenz [mehr]
  • Divertor-Studien: schonende Auskopplung der Plasmaleistung [mehr]
  • Untersuchung von Plasmainstabilitäten [mehr]
  • Entwicklung optimierter Plasmazustände, die hohe Plasmadichte und hohen Plasmadruck mit schwachen Randinstabilitäten vereinen
  • Test theoretischer Modelle zu Divertorphysik, Turbulenz und Plasmatransport
  • Studien zum Wandmaterial

Die kraftwerksähnliche Geometrie, die Wolfram-bedeckte Gefäßwand und die leistungsfähige, flexible Plasmaheizung machen die Anlage ASDEX Upgrade für diese Experimente besonders geeignet. Mit einer Gütezahl P/R von 15 Megawatt pro Quadratmeter – die auf den Plasmaradius R bezogene Heizleistung P – kommt ASDEX Upgrade dichter als alle anderen Fusionsanlagen weltweit an ITER heran.

Happy Birthday, ASDEX Upgrade!
 

Seit dem Start vor 30 Jahren haben wir mit 38.812 Plasmen in ASDEX Upgrade die Physik für ein Fusionskraftwerk untersucht, sagte Projektleiter Professor Arne Kallenbach im April 2021.

Dr. Athina Kappatou untersucht mit der Spektroskopie-Diagnos­tik Helium und schnelle Ionen im Plasma. „Deshalb arbeite ich auch gelegentlich im Plasma­gefäß, um die Diagnostik zu warten und zu kalibrieren“. (Foto: Bernhard Ludewig)

Die Messwerte der vielen Diag­nostiken, pro Entladung 50 Giga­byte, in maschinenlesbare Daten umwandeln und zur Auswertung und Echtzeit­steuerung des Plasmas bereitstellen: Das ist die Aufgabe der Gruppe Datenver­ar­beitung. (Foto: elja)

Als Operator sorgt Klaus Klöss für den reibungslosen Ablauf der Experimente an ASDEX Upgrade. Er prüft, ob alle Systeme bereit sind: Stromversorgung, Plasma­heizung, Pellet-Injektor, ... Seine Ansage „nächster Schuss“ startet die Entladung. (Foto: elja)
 

Um die elektrische Energie für ASDEX Upgrade – für Magnet­spulen und Plasmaheizungen – kümmert sich Michael Rott von der Gruppe „Experimentelle Stromversorgung“ mit drei großen Schwungrad-Genera­toren. (Foto: elja)

Mächtige Trenner aus Kupfer übergeben die elektrische Ener­gie von den Schwung­rad-Gene­ra­toren an die Magnet­spulen von ASDEX Upgrade. Die voll­auto­mati­sierte Ansteuerung betreuen Isabell Hofer-Maksy­miw und ihre Kollegen. (Foto: Axel Griesch)

Quasi als „Chefingenieur“ sorgt Plasmaphysiker Dr. Albrecht Herrmann mit seinem Team dafür, dass ASDEX Upgrade läuft und sich entwickelt. Seit dem Start vor 30 Jahren wird die Anlage beständig erweitert und verbessert. (Foto: A. Griesch)

Im Sekretariat des Bereichs Tokamak-Szenario-Entwicklung, der ASDEX Upgrade betreibt, laufen die Fäden zusammen: Petra Jordan und Kolleginnen sind Anlaufstelle für alle und kümmern sich um Veranstal­tungen, Reisen, Termine und Personal. (Foto: elja)

Das Team Neutralteilchen-Hei­zung – hier gruppiert um die vier Ionen­quellen eines Injektors – bringt das Plasma auf Tempera­tur. Die energiereichen Teilchen-Strahlen liefern bis 20 Megawatt, genug für 100 Millionen Grad. (Foto: A. Griesch)
 

Die Lichtleiter der Heliumstrahl-Diagnostik beobachten den Plas­marand von ASDEX Upgra­de: Das Licht, das eingeblasene Helium­atome bei Stößen mit den Elektronen aussenden, verrät Doktorand Daniel Wendler deren Temperatur und Dichte. (Foto: A. Griesch)
 

Ein großer Schalter verwandelt Wasserstoffgas in Plasma: Schnell umgeleitete Ströme sor­gen kurz für eine hohe Span­nung. Michael Schandrul von der „Betriebsgruppe“ hier vor den Stromzuführungen für den Wider­stand des Schalters. (Foto: A. Griesch)

An der Lithiumstrahl-Diagnostik hat Prof. Dr. Elisabeth Wolfrum – hier im Kontrollraum – schon viele Doktorarbeiten betreut. Das schnelle Messgerät liefert alle 50 Mikrosekunden das Profil der Elektronendichte am Plasma­rand. (Foto: elja)
 

Wie kommt ein Tokamak vom Puls- zum Dauerbetrieb? Das untersucht Dr. Alexander Bock, der Advan­ced-Tokamak-Szena­rien ent­wickelt. Zuständig ist er auch für die Interferometer zum Ausmessen der Plasmadichte. (Foto: Jan Schölzel)
 

Im Pumpenkeller: Michaela Uhlmann, Anton Dollenbacher und Gerd Schall (v. l.) sind für die Pumpen zuständig, die das Kühl­wasser für die Magnet­spulen von ASDEX Upgrade, das Plas­ma­gefäß und seine Einbau­ten umwälzen. (Foto: Axel Griesch)
 

Im Verteilerraum ordnen Inge­nieur Benjamin Schmidt und seine Kollegen die Hochspan­nungs­anlagen des Instituts über Trennschalter und Kupferrohre unterschiedlichen Verbrauchern zu, etwa den verschie­de­nen Plas­ma­heizung. (Foto: Axel Griesch)
 

Doppler-Reflektometer: Mit ins Plasma eingestrahlten und dort gestreu­ten Mikrowellen kann Dr. Tim Happel Turbulenz im Plasma messen. So lassen sich Turbulenz-Codes zur Planung künftiger Experimente über­prüfen. (Foto: A. Griesch)
 

Im Sekretariat des Bereichs „Plas­marand und Wand“, der Plasma­dynamik und Plasma-Wand-Wechselwirkung an ASDEX Upgrade untersucht, kümmern sich Biggy Perey und ihre Kollegin um alles Organisa­to­rische und alle Verwaltungs­ar­bei­ten. (Foto: elja)
 

Auf Basis von Superkondensa­to­ren entwickelt Doktorand An­to­nio Magnanimo einen Strom­versorgungs-Prototyp. 2000 der rechts gestapelten Module könnten den Schwung­rad-Generator ersetzen, der die Magnete von ASDEX Upgrade versorgt (Foto: A. Griesch)
 

Mit dieser Anlage testen Inge­nieur Matthias Peglau und seine Kollegen von der Experimen­tel­len Stromversorgung Bauteile auf Isolierfestigkeit, bei bis zu 300 kV Gleichspannung, aber kleinen Stromstärken von ty­pisch 100 mA. (Foto: A. Griesch)
 

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