Stellarator-Heizung und -Optimierung

Für Wendelstein 7-X werden drei Verfahren zur Plasmaheizung vorbereitet, betrieben und weiterentwickelt:

• die Elektronen-Zyklotron-Resonanz-Heizung (Mikrowellenheizung) - ECRH - in Kooperation mit dem Karlsruher Institut für Technologie und dem Institut für Grenzflächenverfahrenstechnik und Plasmatechnologie der Universität Stuttgart. Die dabei unter bestimmten Bedingungen entstehende Mikrowellen-Streustrahlung wird zusammen mit der Technischen Universität Eindhoven untersucht.
   
• die Neutralteilchen-Injektions-Heizung - NBI - mit Unterstützung durch die Garchinger NBI-Gruppe
   
• die Ionen-Zyklotron-Resonanz-Heizung - ICRH - in Kooperation mit der Königlichen Militärakademie in Brüssel und dem Forschungszentrum Jülich

Die Effizienz der Heizung und die durch die Optimierung erreichte Verbesserung des Plasma-Einschlusses im Magnetfeld lassen sich anhand der Ortsanhängigkeit wichtiger Kenngrößen wie der Teilchendichte oder der Temperatur bestimmen.

• Der Bereich entwickelt und betreibt daher insbesondere solche Diagnostiken, mit denen die Optimierungskriterien experimentell überprüft werden können. Dabei handelt es sich überwiegend um Profildiagnostiken, die die Ortsabhängigkeit wichtiger Kenngrößen messen - etwa radiale Profile der Temperatur oder Teilchendichte vom Plasmazentrum zum Plasmarand. Dies wird durch eine Reihe von Kooperationen z. B. mit dem National Institute for Fusion Studies (NIFS) in Japan und dem Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) in den USA unterstützt.
   
• Um den Erfolg der Optimierung im Kontext anderer Stellarator-Konfigurationen beurteilen zu können, betreibt das IPP zusammen mit anderen Instiututionen die  Internationale Stellarator-Heliotron-Profil-Datenbank. In einer regelmäßig tagenden gemeinsamen Arbeitsgruppe (Coordinated Working Group, CWGM) werden vergleichende Experimente vorbereitet und ausgewertet. 

Das integrierte Optimierungskonzept des Wendelstein 7-X zielt auf die Kraftwerkstauglichkeit dieser Magnetfeldanordnung. Der Bereich ist dazu an Reaktorstudien beteiligt, arbeitet an Studien für ein DEMO-Stellarator-Experiment sowie an Studien zur Sicherheit von Fusionskraftwerken.

Von 2001 bis 2013 wurden an dem kleinen konventionellen Stellarator WEGA Studierende und wissenschaftlicher Nachwuchs ausgebildet. 2014 wurde WEGA abgebaut und der Universität Illinois zur Verfügung gestellt. Diese betreibt das Experiment jetzt unter seinem neuen Namen HIDRA.