Plasmaphänomene in Superzeitlupe
Dr. Michael Griener leitet seit 2025 eine neue Nachwuchsgruppe zur experimentellen Validierung von Plasmarandmodellen am Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP) – gefördert vom Bundesforschungsministerium BMFTR. Hier erklärt er seine Forschung.
Warum ist der Plasmarand so entscheidend für die Fusionsforschung?
Dr. Griener: Der Plasmarand ist die Region im Reaktor, die das heiße Fusionsplasma mit vielen Millionen Grad Celsius von der Reaktorwand isoliert – dort entscheidet sich, wie stabil der Reaktor läuft und wie stark die Wand belastet wird. Turbulente Strukturen wie Filamente oder Instabilitäten der Plasmarandmoden können dort kurzfristig zu sehr hohen Wärmelasten führen. Ohne ein präzises Verständnis dieser Prozesse werden wir kein robustes, wirtschaftliches Fusionskraftwerk bauen können.
Was ist das Ziel Ihrer neuen Nachwuchsgruppe?
Dr. Griener: Wir wollen physikbasierte Modelle des Plasmarands experimentell überprüfen – das heißt: Wir vergleichen Simulationen mit realen Messdaten. Um das so genau wie möglich zu machen, verbinden wir Diagnostiken wie den thermischen Heliumstrahl, Sondenmessungen, Reflektometrie oder Neutralgasdruckmessungen durch sogenannte „synthetischen Diagnosen“ quantitativ mit Simulationsergebnissen. Mit synthetischen Diagnosen bauen wir die Signale digital nach, die ein echtes Messgerät im Experiment aufnimmt. Nur so ist eine Vergleichbarkeit zwischen Realität und Theorie möglich. Wir prüfen also, ob unsere Modelle wirklich das abbilden, was im Experiment passiert. Erst wenn dies gewährleistet ist, ist es sinnvoll, Simulationen auf Kraftwerksgröße zu skalieren.
Was motiviert Sie persönlich an dieser Forschung?
Dr. Griener: Ich habe mich bewusst für die Fusionsforschung am IPP entschieden, weil ich hier Teil eines sehr großen Teams sein kann. In anderen Physik-Disziplinen arbeitet man meist in kleinen lokalen Arbeitsgruppen. Am IPP finde ich zu jedem Teilbereich der Fusion Weltklasse-Expert:innen, die ich persönlich ansprechen kann.
An meinem Forschungsgebiet fasziniert mich, wie sich auf winzigem Raum und in Mikrosekunden die Stabilität einer ganzen Fusionsanlage entscheiden kann. Mit unseren Methoden können wir wie mit einem Supermikroskop ganz nah an diese Vorgänge im Plasma heranzoomen und sie dann in Superzeitlupe beobachten. Wir lernen, diese Prozesse zu verstehen und sogar sie gezielt zu steuern. Das hilft uns, sichere und stabile Betriebsszenarien für spätere Fusionskraftwerke zu entwickeln.
Michael Griener promovierte 2018 am IPP und der Technischen Universität München (TUM). Danach wurde er wissenschaftlicher Mitarbeiter am IPP. Er hält Vorlesungen an der TUM. Die neue Nachwuchsgruppe von Dr. Griener am Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP) wird vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) gefördert.
Das Interview mit Dr. Michael Griener ist das erste aus der Reihe „Drei Nachwuchsgruppen – drei Fragen“, in der die neuen, vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt geförderten IPP-Nachwuchsgruppen vorgestellt werden.
Mehr Informationen zu Michael Grieners Nachwuchsgruppe finden Sie hier: https://www.ipp.mpg.de/5544210/plasmarandmodelle