Messung des Neigungswinkels von turbulenten Strukturen mit Doppler-Reflektometrie

Die Messung von turbulenten Dichtefluktuationen ist wichtig um den Transport in Fusionsplasmen besser zu verstehen. Eine charakteristische Größe der Strukturen ist ihr Neigungswinkel Bezug auf die radiale Richtung. Der Neigungswinkel kann durch Theorien und gyrokinetische Simulationen vorhergesagt werden und  enthält Informationen über die dominanten Mikroinstabilitäten und ihre Wechselwirkung mit der Plasmaströmung.

Eine neue Methode zur Messung des Neigungswinkels der turbulenten Strukturen wurde entwickelt. Wie in der Abbildung zu sehen, basiert diese Technik auf der Korrelation von zwei Kanälen eines Doppler-Reflektometers, die an verschiedenen radialen Positionen (Δr) messen. Aus der Zeitverzögerung (τ) der Signale kann der Neigungswinkel im Einschlussbereich eines Fusionsplasmas abgeleitet werden.

Die Methode wurde am Tokamak ASDEX Upgrade angewendet. Dort wurde eine Änderung des Neigungswinkels zwischen Plasmen mit dominanter Ionen- und dominanter Elektronen-Heizung gemessen, die konsistent mit linearen gyrokinetischen Simulationen beim Übergang von einem ITG- zu TEM-dominierten turbulenten Regime ist. Derzeit werden nichtlineare Simulationen durchgeführt, die quantitative Vergleiche ermöglichen werden. Die Methode wurde ebenfalls am Stellerator TJ-II angewendet.

Mit dieser Arbeit hat Javier Pinzón am 17.07.2018 in einem gemeinsamen Verfahren (FUSION-DC)  der Technischen Universität München und der Universidad Carlos III de Madrid promoviert.

Weiterhin wurde diese Arbeit auf der 45. Tagung der Europäischen Physikalischen Gesellschaft (EPS) mit dem PhD-Posterpreis ausgezeichnet.

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