VINETA

Als Grundlagenexperiment zur Plasmadynamik wird die lineare, magnetisierte Helikon-Plasmaanlage VINETA betrieben.

Im Experiment VINETA (Versatile Instrument for studies on Nonlinearity, Electromagnetism, Turbulence and Applications) wird im stationären Betrieb eine zylindrische Plasmasäule der Länge L = 4 m mit Radius r > 10 cm erzeugt. Das vergleichsweise große Plasmavolumen ist von Vorteil für die Untersuchung von Plasmawellen und -instabilitäten, zum Beispiel für Experimente zur langwelligen Alfvéndynamik.

VINETA ist modular aufgebaut. Jedes Einzelmodul hat eine Länge von etwa 1 m und einen Innendurchmesser von 0,4 m. Derzeit besteht VINETA aus vier Modulen mit je einem Satz aus acht planaren Feldspulen. Die Module können einzeln oder in Kombination betrieben werden; Spulenposition und Spulenstrom jedes Moduls lassen sich separat wählen. Auf diese Weise können homogene magnetische Felder ebenso realisiert werden wie Spiegel- und Separatrixkonfigurationen.

Das Plasma wird mit einer Helikonquelle erzeugt. Helikonwellen sind rechtszirkular polarisierte elektromagnetische Wellen, die in einer begrenzten Plasmageometrie (Zylinder) eine Eigenmodenstruktur ausbilden. Plasmaerzeugung und -heizung durch Helikonwellen sind sehr effizient. Man erreicht leicht Dichten von einigen 10²⁰ m^-3 bei Elektronentemperaturen bis 10 eV. Die Helikon-Quelle besteht aus einem Kurzwellensender mit frei wählbarer Frequenz (1,8 - 30 MHz), einem Leistungsverstärker (maximale Leistung 2,5 kW (cw)), dem Anpassungsnetzwerk und der Antenne (Nagoya Typ III).

Als Standarddiagnostik werden zur Zeit Langmuir-Sonden, emissive und magnetische Sonden verwendet. Eine LIF-Diagnostik (laser induced fluorescence) und ein Mikrowelleninterferometer befinden sich gegenwärtig im Aufbau.

Die Flexibilität von VINETA erlaubt das systematische Studium der Dynamik von Plasmawellen und Plasmainstabilitäten in verschiedenen Druck-Regimen. Laufende Forschungsprojekte an VINETA sind:

• die Dynamik von Helikon- und Whistlerwellen
  
• Niederfrequente gradientengetriebene elektromagnetische Instabilitäten
  
• Kinetische Alfvénwellen

Ein weiterer zentraler Aspekt ist der Einfluss von Berandungen und Inhomogenitäten auf die Plasmadynamik.