Experimentelle Divertor-Physik

Experimentelle Divertor-Physik

In der Arbeitsgruppe Experimentelle Divertor-Physik steht die experimentelle Entwicklung vielversprechender Divertorszenarien und die Messung der zugehörigen Plasmaparameter im Vordergrund.
 

Der Divertor ist die dedizierte Region, in der die hohen Wärme- und Teilchenflüsse aus dem Plasma abgeführt werden. Das Plasma wird hier entlang der magnetischen Feldlinien auf die gekühlten Wandmaterialien geleitet. Die Materialien in diesem Bereich müssen den größten Wärmeflüssen standhalten, weshalb Wolfram das Material der Wahl ist. Die Plasmateilchen (Wasserstoff, Helium und andere gasförmige Spezies) treffen als Ionen auf die Wand und dringen entweder als neutrale Teilchen erneut in das Plasma ein oder werden durch Schlitze zwischen den Kacheln abgepumpt. Durch diese Teilchenflüsse wird aber auch Wolfram von der Wand erodiert und kann auch in das Plasma gelangen.

Für den erfolgreichen Betrieb eines Fusionskraftwerk ist die Kontrolle der Abfuhr von Wärmeleistung und Teilchen im Divertor ein sehr wichtiges Element und das Verständnis der zu Grunde liegenden physikalischen Vorgänge im Plasma des Divertors ist essentiell. Das Ziel ist eine Erniedrigung der Plasmatemperatur im Divertor bis hin zum Erreichen des „Detachment“, bei dem die Ionen zu Neutralen rekombinieren noch ehe sie die Wand erreichen. Die Kombination von Plasmaeffekten, Atom- und Molekülphysik macht diese Interaktion sehr komplex, weswegen sie noch heute wichtiger Bestandteil der aktuellen Fusionsforschung ist.

In der Gruppe „Experimentelle Divertor Physik“ stehen die experimentelle Entwicklung vielversprechender Divertorszenarien und deren Verständnis, sowie die genaue Vermessung der zugehörigen Plasmaparameter im Vordergrund. Die Parameter sind unter anderem die insgesamt abgestrahlte Leistungsdichte (gemessen mit der Bolometrie), der Leistungsfluss auf die Ziegel (gemessen mit der Infrarot-Thermographie) und die Flüsse von erodiertem Wolfram und anderer Spezies (gemessen mit Spektroskopie). Spektroskopische Messungen werden auch zur Bestimmung der Elektronendichte, der Temperatur von Elektronen und Ionen und der Konzentration von Verunreinigungen im Plasma eingesetzt. 

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