Max Planck Columbia Center – Optimizing Symmetry in Fusion Plasmas
Das Max Planck Columbia Center „Optimizing Symmetry in Fusion Plasmas“ ist eine gemeinsame Einrichtung des Max-Planck-Instituts für Plasmaphysik (IPP) und der Columbia University in New York, die Innovationen in der Fusionsforschung beschleunigen soll. Das 2027 startende Zentrum ist zunächst auf fünf Jahre angelegt – mit einer einmaligen Verlängerungsmöglichkeit und mit einem gemeinsamen Budget von 11,4 Millionen Euro (13,3 Millionen US-Dollar) ausgestattet. Es handelt sich um ein virtuelles Zentrum, das die Forschung an den Standorten Garching, Greifswald und New York enger vernetzt. Ein zentraler Bestandteil ist der Austausch von Studierenden, Promovierenden und Postdocs. Max Planck Centers sind ein wesentliches Element der Internationalisierungsstrategie der Max-Planck-Gesellschaft.
Leitung:
Prof. Dr. Thomas Klinger, Direktor am Max-Planck-Institut für Plasmaphysik
Prof. Dr. Carlos Paz-Soldan, Associate Professor für Angewandte Physik und Angewandte Mathematik an der ingenieurwissenschaftlichen Fakultät der Columbia University (Columbia Engineering) und Direktor des Columbia Fusion Research Center
Gemeinsames Budget:
11,4 Millionen Euro (13,3 Millionen US-Dollar). Davon steuert das IPP fünf Millionen Euro bei, der Rest stammt von mehreren US-Institutionen (Columbia University, Simons Foundation International, das US-amerikanische Energieministerium DOE).
Forschung:
Das wissenschaftliche Programm des Centers gliedert sich in sechs Arbeitspakete, die gemeinsam von IPP und Columbia University koordiniert werden. Die US-Ansprechpartner führt die Columbia University auf ihrer Webseite auf: https://fusion.columbia.edu/mpg-center
Leistungsabfuhr in optimierten Stellaratoren
IPP-Koordinator: Dr. Felix Reimold
Dieses Arbeitspaket befasst sich mit dem teilweise ungelösten Problem der Leistungs- und Teilchenabfuhr in optimierten Stellaratoren. Dazu werden neuartige Transport- und Turbulenzcodes entwickelt, verbessert und anhand von Vergleichsrechnungen und experimentellen Daten validiert. Ziel ist es, quantitative Vorhersagemöglichkeiten zu schaffen.
Hybride Magnetfeldkonfigurationen
IPP- Koordinator: Dr. Gabriel Plunk
Hier geht es darum, eine Hybridlösung zwischen Stellarator und Tokamak zu finden. Gesucht wird eine kompakte, stabile Magnetfeldkonfiguration mit hervorragenden Einschlusseigenschaften.
Plasmatransienten
IPP-Koordinatoren: Dr. Matthias Hölzl, Dr. Pavel Aleynikov
Die Forschenden werden hier Plasmatransienten in Tokamaks und Stellaratoren mithilfe von Computersimulationen untersuchen. Solche größeren Ereignisse brechen die Symmetrie des Plasmas und führen zu einem abrupten Verlust thermischer Energie sowie schließlich zur Entstehung schneller Teilchen. Beide Effekte können die dem Plasma zugewandten Wandkomponenten gefährden.
Supraleitende Magnete
IPP-Koordinatoren: Prof. Dr. Olaf Grulke, Dr. Felix Warmer
In diesem Arbeitspaket geht es um die technische Entwicklung von Hoch- und Tieftemperatursupraleitermagneten. Ziel ist es, das Quench-Verhalten besser zu verstehen und die mechanischen Spannungen und Verformungen zu untersuchen, die bei nichtplanaren Magneten auftreten.
Schnelle Teilchen und Alfvén-Moden
IPP-Koordinator: Dr. Axel Könies
Hier soll ein besseres Verständnis der Wechselwirkung zwischen schnellen Teilchen und Alfvén-Moden erzielt werden. Dabei werden auch neuartige Aspekte ihrer Kopplung mit der Mikroturbulenz im Plasma berücksichtigt. Alfvén-Moden sind charakteristische Schwingungen eines magnetisierten Plasmas, bei denen sich Plasma und Magnetfeld gekoppelt bewegen.
Randinstabilitäten und quasi-kontinuierliche Leistungsabfuhr
IPP-Koordinator: Prof. Dr. Tim Happel
Forschende werden koordinierte Experimente durchführen und große Instabilitäten am Plasmarand von Tokamaks anlagenübergreifend modellieren. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf der quasi-kontinuierlichen Leistungsabfuhr und auf Plasmen mit negativer Triangularität.