Wendelstein 7-X
Erfolg versprechendes Stellarator-Prinzip
Im Max-Planck-Institut für Plasmaphysik in Greifswald wird mit Wendelstein 7-X der weltweit größte Stellarator betrieben. Das Stellarator-Prinzip stellt beim magnetischen Einschluss von Fusionsplasmen eine vielversprechende Alternative zum Tokamak dar. Wendelstein 7-X stellt mit der komplexen Geometrie aber auch neue Herausforderungen.
Wendelstein 7-X (Bild MPG IPP)
Forschungsziele an Wendelstein 7-X
Das Ziel des optimierten Stellarators Wendelstein 7-X ist, den guten Einschluss von Teilchen und Energie im Fusionsplasma zu demonstrieren. Ein wichtiger Baustein dazu ist die kontrollierte Auskopplung von Energie und Teilchen im Randbereich. Die Untersuchung von Plasma-Wand-Wechselwirkungen ist darum ein wichtiges Element des Forschungsprogramms an Wendelstein 7-X.
Das Jülicher Programm
Jülich hat bereits mit dem supraleitenden Bussystem für die Spuleneinspeisung zum Aufbau des Greifswalder Experiments beigetragen und bringt nun durch die Entwicklung von Diagnostiken und Simulationsmethoden in Vorbereitung eines eigenen Forschungsprogramms an Wendelstein 7-X seine Kernkompetenz auf den Gebieten der Plasma-Wand-Wechselwirkungen und der Materialien ein. Gemeinsam mit belgischen Partnern wurde zudem ein Hochfrequenzheizsystem für das Plasma entwickelt.
Plasma-Wand-Wechselwirkungen in der dreidimensionalen Randschicht
Für eine geeignete Beobachtung der Vorgänge in der Plasmarandschicht wird in Jülich eine Reihe spezieller Diagnostiken entwickelt. Unter anderem wird über einen exakt steuerbaren Gaseinlass gezielt Helium in die Plasmarandschicht eingebracht. Aus der Beobachtung des Lichtes, das durch die Wechselwirkungen mit dem Fusionsplasma entsteht, können lokale Plasmaparameter gewonnen werden. Auf dem Ausbreitungsweg des in das Plasma eingelassenen Gases wurde zusätzlich ein schnell beweglicher Manipulator installiert, der mit geeigneten Messköpfen versehen werden kann, um kurzzeitig Dichte, Temperatur und Fluktuationen sowie die Magnetfeldstruktur direkt in der Plasmarandschicht zu messen. Der Manipulator kann ebenso dazu dienen, Materialien über längere Zeit dem Plasma auszusetzen und sie direkt im Anschluss einer Analyse zuzuführen, um Erosions- und Depositionsprozesse zu untersuchen. Mit einem speziellen Jülicher Verfahren sollen aus der Reflexion von Mikrowellen lokale Plasmastrukturen und deren Bewegung untersucht werden. In einer späteren Phase werden Laser-basierte Analysemethoden für die Wand zum Verständnis von Depositionsvorgängen beitragen.
Modellrechnungen
Das Jülicher Experimentprogramm am Wendelstein 7-X wird durch Beiträge zur Theorie ergänzt. Die Entwicklung geeigneter Simulationsmodelle für die Plasmarandschicht und deren Anwendung tragen zur Interpretation der Messergebnisse und zum Gesamtverständnis der Vorgänge im Plasma bei.
