Alfvén-Preis für IPP-Direktor Per Helander
Jedes Jahr würdigt die Europäische Physikalische Gesellschaft (EPS) Forschende für herausragende Leistungen auf dem Gebiet der Plasmaphysik mit dem Hannes-Alfvén-Preis. Prof. Dr. Per Helander vom Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP) ist einer der zwei Ausgezeichneten für das Jahr 2024.
Per Helander leitet seit 2006 den Bereich Stellaratortheorie am IPP in Greifswald und ist Inhaber des Lehrstuhls für theoretische Plasmaphysik an der Universität Greifswald. Die EPS verleiht ihm den Hannes-Alfvén-Preis gemeinsam mit seiner Kollegin Prof. Dr. Tünde Fülöp. Prof. Helander und Prof. Fülöp haben die Plasmatheorie mit fundamentalen Beiträgen vorangetrieben, schreibt die EPS in ihrer Würdigung der Preisträger.
Die zwei schwedischen Forschenden kennen sich seit ihrer gemeinsamen Zeit an der Technischen Hochschule Chalmers in Schweden, wo Prof. Fülöp heute noch arbeitet. Beide sind theoretische Physiker und veröffentlichten in dieser Zeit auch gemeinsame Arbeiten. Doch während Prof. Helander sich zunehmend mit Stellaratoren beschäftigte, spezialisierte sich Prof. Fülöp auf das zweite Konzept zur Realisierung von Fusionskraftwerken mit magnetischem Einschluss – den Tokamak. „Ich habe vergeblich versucht, Tünde von Stellaratoren zu begeistern“, scherzt Prof Helander heute.
Rechnungen, die die Erfolge von Wendelstein 7-X erklären
Er selbst hat Rechnungen durchgeführt, die wertvolle Erkenntnisse für den Betrieb von Stellaratoren wie etwa Wendelstein 7-X am IPP in Greifswald lieferten. Prof. Helander untersuchte, wie sich die Geometrien der Magnetfelder auf die Eigenschaften des eingeschlossenen Plasmas auswirken. Dabei richtete sich sein Augenmerk besonders auf das größte Problem der Plasmaphysik – die Turbulenz. Sie führt zu unerwünschten Energieverlusten im Plasma. Bekommt man sie allerdings in den Griff, ermöglicht das den Bau kleinerer und kostengünstigerer Anlagen.
Prof. Helander und seine Mitautoren sagten voraus, dass eines der wichtigsten Instabilitätsphänomene verschwindet, wenn im Plasma steile Dichteprofile erzeugt werden können und das Magnetfeld bestimmte Eigenschaften besitzt. Dieser Effekt ist vermutlich ein Grund für Rekordplasmen, mit denen Wendelstein 7-X in den vergangenen Jahren erfolgreich operierte. Die notwendigen Dichteprofile werden dort durch den Einschuss von Wasserstoffpellets erzeugt.
Die wichtigsten Werkzeuge: Stift und Papier
Prof. Helander gewinnt in seiner eigenen Forschung physikalische Erkenntnisse vor allem auf analytischem Wege: „Meine wichtigsten Werkzeuge sind von jeher Stift und Papier“, sagt er. In seiner Anfangszeit habe er mitunter auch kleinere Computercodes geschrieben, um physikalische Probleme numerisch anzugehen. „Beide Methoden sind sehr wertvoll“, erklärt Prof. Helander. „Die meisten Probleme können nur numerisch gelöst werden, aber ich finde, analytisch gelangt man manchmal zu einem tieferen Verständnis von Phänomenen.“ In seinem IPP-Bereich in Greifswald sind beide Methoden eng verzahnt. Stellarator-Optimierung funktioniere nur, indem man aufwändige Rechnungen auf Supercomputern durchführt. „Aber analytische Überlegungen zeigen, in welche Richtung wir die Rechnungen lenken sollten, damit sie das gewünschte Ergebnis liefern.“
Er kooperiert mit Start-ups, sieht sich aber vor allem als Naturforscher
Rechnungen dieser Art sind essenziell, um aus heutigen Stellarator-Experimenten kommerzielle Fusionskraftwerke zu entwickeln. Deshalb sind Prof. Helander und sein Bereich auch wichtige Partner für Start-up-Unternehmen, die diesen Weg beschreiten wollen. Ihn selbst treibt dabei immer an, den Dingen auf den Grund zu gehen: „Ich bin Naturforscher. Ich will Plasmen im Rechner simulieren können, aber sie auch mit meinem menschlichen Gehirn verstehen.“
Die EPS verleiht den Alfvén-Preis im Rahmen ihrer 50. Konferenz für Plasmaphysik am 8. Juli 2024 in Salamanca, Spanien. Der Preis ist mit insgesamt 5000 Euro dotiert.
Mitteilung der EPS: http://plasma.ciemat.es/eps/