Humboldt-Stipendiat verstärkt IPP-Heizungsteam

Modellrechnungen für die Plasmaheizung des internationalen Fusionstestreaktors ITER

Für das Max-Planck-Institut für Plasma­physik (IPP) in Garching entschied sich Dr. Serhiy Mochalskyy, Physiker an der Universität Paris-Sud, als Gastlabor für seinen von der Alexander von Humboldt-Stiftung geförderten Forschungsaufenthalt in Deutschland.

Im IPP wird zurzeit eine der Heizungen vorbereitet, die das Plasma des internationalen Fusionstest­reaktors ITER auf viele Millionen Grad bringen soll. Zwei Jahre lang wird der 1985 in der Ukraine geborene Wissen­schaftler an dieser Aufgabe mitarbeiten.

Serhiy Mochalskyy beschäftigt sich seit seiner Masterarbeit mit Plasmaphysik und Fusions­for­schung: Ziel ist ein Kraftwerk, das nach dem Prinzip der Sonne aus der Verschmelzung von Atom­kernen Energie gewinnt. Die Testanlage ITER, die in weltweiter Zusammen­arbeit in Cadarache in Süd­frankreich entsteht, soll erstmals zeigen, dass ein Energie lieferndes Fusionsfeuer möglich ist. Dazu muss der Brennstoff – ein Wasserstoff-Plasma – in Magnetfeldern eingeschlos­sen und auf Zündtemperatur über 100 Millionen Grad aufgeheizt werden.

Den Hauptteil der Heizung übernehmen schnelle Wasserstoffatome, die in das Plasma hinein­geschossen werden. Im IPP wird das Verfahren an die hohen ITER-Anforderungen angepasst: Eine neuartige Hoch­­frequenz-Ionen­quelle erzeugt zunächst negativ geladene Wasserstoff-Ionen, die durch elektri­sche Felder auf hohe Geschwindigkeit beschleunigt werden. Nach Abstreifen der Ladungen schießt schließlich ein energiereicher Strahl neutraler Atome durch den Magnetfeldkäfig hindurch in das Plasma.

Mit Hilfe eines Rechenmodells will Serhiy Mochalskyy herausfinden, wie die erzeugten Ionen möglichst effizient aus dem Teilchengemisch in der Ionenquelle herauszuziehen und zu beschleu­nigen sind. Der von ihm entwickelte komplexe Computercode zeichnet die Zusammenstöße der Atome, Ionen und Elektronen in der Quelle ebenso nach wie ihre Beeinflussung durch die ange­legten Felder. Die Leistungsfähigkeit seines Rechenmodells will er durch Vergleichs­messungen am IPP-Quellen­teststand BATMAN prüfen und danach an ELISE, der zurzeit weltweit größten Testanlage ihrer Art. So soll die optimale Ionenquelle für ITER gefunden werden.


Hintergrund: Humboldt-Forschungsstipendium für Postdoktoranden
Mit ihren Stipendien ermöglicht die Alexander von Humboldt-Stiftung jungen, über­durch­­schnitt­lich qualifizierten Wissenschaftlern aus dem Ausland längerfristige Forschungs­projekte an einer deutschen Forschungseinrichtung.