Transiente Energieverluste von I-Mode-Plasmen in zukünftigen Fusionsreaktoren
 

Eine Zusammenarbeit zwischen dem IPP und dem MIT (USA) brachte neue Erkenntnisse über Relaxationsereignisse am Rand von I-Mode-Plasmen
 

Für möglichst hohe Fusionsleistung müssen zukünftige Fusionskraftwerke mit einem möglichst guten Plasmaeinschluss betrieben werden, wie er in der H-Mode („H“ für „high confinement“) erreicht wird. Diese geht aber mit einer Randschichtinstabilität einher, der Edge Localised Mode, ELM, die periodisch zu hoher Wandbelastung durch energiereiches Plasma führt und die Bauteile schädigt. Daher müssen ELMs vermieden werden.

Ein alternatives Einschlussregime ist die I-Mode („I“ für engl. „improved“). Hier kommt der gute Plasmaeinschluss ohne ELMs aus. Unter bestimmten Bedingungen können jedoch kleinere Relaxationen am Plasmarand auftreten, die hier PREs getauft wurden, „pedestal relaxation events“.

Um vorherzusagen, wie groß der Energieverlust durch solche PREs in einem Fusionsreaktor sein wird, haben Wissenschaftler des IPP und des MIT (USA) Daten von zwei Tokamaks, ASDEX Upgrade (IPP) und Alcator C-Mod (MIT), ausgewertet.

Sie fanden heraus, dass die Energieverluste durch PREs mit der Kollisionalität am Plasmarand zusammenhängen. Dies ermöglichte eine Vorhersage der zu erwartenden PRE-induzierten Energieverlusten in den in Europa und den USA entwickelten Kraftwerken DEMO bzw. ARC. Darüber hinaus zeigte diese Studie, dass PREs in beiden Anlagen nur in der Nähe des H-Mode-Übergangs auftreten, was den Weg für ein stabiles I-Mode-Plasma ohne transiente Energieverluste ebnet.

Diese Arbeit wurde kürzlich im Journal Nuclear Fusion veröffentlicht:

Silvagni et al. 2022 Nuclear Fusion https://doi.org/10.1088/1741-4326/ac4296