Bestnote für Turbulenzforschung

Virtuelles Institut für „Advanced Microwave Diagnostics for Plasma Dynamic and Turbulence Studies“ / Evaluation der Helmholtz-Gemeinschaft bestanden

Turbulenz und Strukturbildung im Plasma, die mit Hilfe von Mikrowellen untersucht werden können, sind das Forschungsthema eines Virtuellen Instituts, zu dem sich – unter Leitung des IPP und gefördert von der Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren – 2012 mehrere Fusionslaboratorien und Universitäten zusammengeschlossen haben. Die nach drei Jahren anstehende Evaluation durch die Helmholtz-Gemeinschaft hat das Virtuelle Institut jetzt mit der Bestnote „A“ bestanden. Es wurde als international herausragendes Kompetenzzentrum für Mikrowellentechnologie und ihre Anwendung in der Plasmaphysik bestätigt, dessen Förderung nun für rund drei Jahre weiter laufen wird.

Turbulenz spielt in Fusionsplasmen eine große Rolle. Kleine Wirbel sind hier die Ursache für störende Energie- und Teilchenverluste des Plasmas. Sie bestimmen indirekt die Größe und damit die Kosten eines künftigen Fusionskraftwerks. Als universales Naturphänomen beeinflusst Turbulenz aber ebenso das Verhalten kosmischer Plasmen. Disziplinübergreifend können Turbulenz-Simulationsprogramme aus der Fusionsforschung daher auch astrophysikalische Fragen beantworten. „Ähnliche Synergien machen wir auch auf experimenteller Seite nutzbar“, sagt Professor Dr. Ulrich Stroth vom IPP, der das Virtuelle Institut als Sprecher nach außen vertritt: Mit neu entwickelten Mikrowellen-Messverfahren ergründet man Turbulenz-Erscheinungen im Plasma im allgemeinen und in Fusionsplasmen im Besonderen. Gestreut, reflektiert, emittiert oder als Radar eingesetzt, liefern die Mikrowellen genaue Informationen über Plasmawirbel und -strömungen.

Die innovativen Diagnostiken werden arbeitsteilig geplant und gebaut und dann an den Fusionsanlagen des Virtuellen Instituts – ASDEX Upgrade in Garching, TCV in Lausanne sowie Tore Supra in Cadarache – getestet und eingesetzt. Ein Beispiel von ASDEX Upgrade: Die Abbildung zeigt, wie sich das Profil der Plasmadichte während der entscheidenden 0,25 Sekunden ändert, in denen der magnetische Einschluss des Plasmas von schlechter zu guter Wärmeisolation springt. Dieser Übergang vom Low- in das High-Confinement-Regime – der für ein Kraftwerk angestrebte Plasmazustand – verrät sich in einer Aufsteilung des Dichteprofils am Plasmarand. Gemessen wurde dies in Weltrekordgeschwindigkeit: mit einem ultraschnellen Mikrowellen-Reflektometer der französischen CEA, das von einer gemeinsamen CEA/IPP-Doktorandin an ASDEX Upgrade betrieben wird.