Physik des Scrape-Off Layer
Die Forschungsgruppe untersucht die physikalischen Mechanismen des Plasma- und Neutralteilchentransports in der Abschälschicht (Scrape-Off Layer), mit dem Ziel, die Wechselwirkung des Plasmas mit den Wandkomponenten in zukünftigen Fusionsreaktoren zu optimieren.
Die Abschälschicht (Scrape-Off Layer, SOL) bildet den äußersten Bereich eines Tokamak-Plasmas, welcher das Hauptplasma mit der Wand verbindet. Plasmateilchen und Energie fließen hier entlang von Feldlinien auf spezielle Wandkomponenten, die Divertor-Targetplatten. Um die Divertor-Targetplatten und andere Wandkomponenten nicht zu beschädigen, müssen die Wärmeflüsse in der SOL kontrolliert abgeführt werden. Darüber hinaus beeinflusst der Transport von Plasmateilchen und Verunreinigungen in der Abschälschicht die Teilchenbilanz des Plasmas.
Die Forschungsgruppe untersucht folgende Schwerpunkte mittels experimenteller Messungen und komplexer Computersimulationen:
- Plasma- und Neutralteilchentransports im SOL: Diese Transportprozesse bestimmen die Energiedeposition auf die Wand sowie die Teilchenbilanz im Plasma.
- Entwicklung von Plasmaszenarien mit hoher Verunreinigungsstrahlung: Verunreinigungsatome, wie etwa Stickstoff, Argon oder Neon, werden dem Plasma gezielt in das Plasma eingebracht um die Leistung im SOL abzustrahlen bevor sie die Divertor-Targetplatten erreicht.
- Transport von Verunreinigungen: Neben den gezielt eingebrachten Verunreinigungen entstehen Verunreinigungen auch beim Fusionsprozess selbst (Helium) als auch durch Erosion des Wandmaterials (z.B. Wolfram). Im Zentrum des Plasmas muss die Verunreinigungskonzentration möglichst niedrig gehalten werden, da sonst die Fusionsleistung reduziert werden würde.
Einsatz alternativer Divertorkonzepte: Alternative Divertoren nutzen spezielle Magnetfeldkonfigurationen im Divertorbereich, um die Leistungs- und Teilchenkontrolle zu optimieren. ASDEX Upgrade wurde in einem umfassenden Umbau mit zusätzlichen Magnetfeldspulen ausgestattet, welche die experimentelle Untersuchung von alternativen Divertorkonzepten, wie etwa dem Snowflake Divertor, unter fusionsrelevanten Bedingungen erlaubt.
