Plasmaturbulenz und turbulenter Transport

Die Arbeitsgruppe erforscht fundamentale Mechanismen der Turbulenz sowie quasi-kohärente Moden und ihren Einfluss auf den Teilchen und Energietransport.

Rohsignale (links) und Frequenzspektrum (rechts) von Daten der thermischen Heliumstrahldiagnostik. Das kammartige Muster an der letzten geschlossenen Flussfläche (LCFS, weiße Linie, links) ist die Signatur der so genannten quasi-kohärenten Mode (QCM), die eine zentrale Rolle für den Transport in reaktorrelevanten Plasmaregimen spielt. Im Frequenzspektrum (rechts) zeigt sich die QCM als deutlich sichtbare Spitze bei einer Frequenz von 29 kHz.

Rohsignale (links) und Frequenzspektrum (rechts) von Daten der thermischen Heliumstrahldiagnostik. Das kammartige Muster an der letzten geschlossenen Flussfläche (LCFS, weiße Linie, links) ist die Signatur der so genannten quasi-kohärenten Mode (QCM), die eine zentrale Rolle für den Transport in reaktorrelevanten Plasmaregimen spielt. Im Frequenzspektrum (rechts) zeigt sich die QCM als deutlich sichtbare Spitze bei einer Frequenz von 29 kHz.

Turbulente Prozesse sind die hauptsächliche Ursache für den in Fusionsplasmen beobachteten Teilchen- und Energietransport aus dem Plasma. Die Arbeitsgruppe untersucht die fundamentalen turbulenten Mechanismen sowie ihren Einfluss auf die Plasmaparameter und die Parameterabhängigkeiten des Energieeinschlusses. Zur Diagnostik von turbulenten Fluktuationen, Profilen und Strömungsgeschwindigkeiten vom Plasmarand bis zum Zentrum werden Mikrowellenreflektometer, Langmuir-Sonden und Neutralstrahldiagnostiken eingesetzt. Bei der Interpretation der Messdaten spielen moderne gyrofluide und gyrokinetische Turbulenzcodes eine wichtige Rolle.

Die Forschungsthemen sind:

Der Zusammenhang zwischen den mikroskopischen Eigenschaften der Turbulenz und dem globalen Einschlussverhalten von Fusionsplasmen.
Der Vergleich der Mikrostruktur von turbulenten Fluktuationen mit Simulationsrechnungen aus Plasmaturbulenzcodes.
Die Wechselwirkung zwischen Mikroturbulenz und Gleichgewichts- sowie turbulent getriebenen Scherströmungen und deren Bedeutung für Plasmaregime mit hohem Energieeinschluss.
Die Struktur von geodätisch-akustischen Moden (GAM) sowie weiterer Randmoden (z.B. die quasi-kohärente Mode, siehe Abbildung) und ihr Einfluss auf das globale Energieeinschlussverhalten von Fusionsplasmen.
Die Entwicklung von synthetischen Diagnostikmodellen zur besseren Interpretation von Messergebnissen im Vergleich mit der Simulation.