Charakterisierung von Hochstrahlungsplasmen mit Neon am Joint European Torus

In künftigen Fusionsanlagen muss ein großer Anteil der Leistung durch elektromagnetische Strahlung abgeführt werden, bevor sie die Prallplatten im Divertor beschädigt. Die Zugabe von Verunreinigungen wie Neon ins Plasma erhöht die Strahlung, könnte allerdings auch die Stabilität des Plasmas beeinträchtigen.

In Experimenten am Joint European Torus (JET) in Culham (GB) wurde gezeigt, dass die Strahlung hauptsächlich aus dem äußeren Zentralplasma und aus einer Region nahe des sog. X-Punktes kommt. Die zusätzliche Strahlung hatte nur einen geringfügigen Einfluss auf den Energieeinschluss. Bei höchsten Einlassraten von Neon und höchsten Heizleistungen (29 MW) wurde ein stabiles Regime mit hohem Einschluss erreicht, ohne die charakteristischen Oszillationen, die in Regimen mit hohem Einschluss üblicherweise gefunden werden (ELMs). Bei niedrigeren Heizleistungen und Neon-Einlassraten wurden hingegen Übergänge in das Regime mit niedrigem Einschluss beobachtet.

 

In diesem stabilen Regime mit hohem Einschluss erreichte nur wenig Leistung die Prallplatten im Divertor, ein Zustand, der Entkopplung (engl. Detachment) genannt wird. Die Dichte im äußeren Zentralplasma sank durch den hohen Neon-Einlass. Es wurde beobachtet, dass diese Abnahme der Dichte, das Detachment, die Strahlung am X-Punkt und das Erreichen des stabilen Regimes mit hohem Einschluss gleichzeitig auftraten. Der Grund für dieses Verhalten wird gegenwärtig mithilfe numerischer Simulationen untersucht. Ein Regime wie das in diesen Experimenten gefundene wäre für zukünftige Fusionskraftwerke erstrebenswert.

 

Die Arbeit ist jetzt in Nuclear Fusion erschienen: https://doi.org/10.1088/1741-4326/ab3f7a

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