Nachwuchswettbewerb Fusionstalente
PLASMABOUND
Experimentelle Validierung physikbasierter Plasmarandmodelle (PLASMABOUND)
Motivation
Die Plasmarandregion in Fusionsreaktoren mit magnetischem Einschluss bestimmt entscheidend die Reaktorperformance und die Belastung der Wandmaterialien. Durch starke Druckgradienten verursachte Instabilitäten wie Plasmamoden und Filamente können zu temporär erhöhten Wandbelastungen führen, welche die Materialintegrität gefährden und Verunreinigungen freisetzen. Um die Performance und Wandbelastungen künftiger Fusionsreaktoren vorhersagen und optimieren zu können, sind validierte, physikbasierte Plasmarandmodelle unverzichtbar.
Ziele und Vorgehen
Ziel des Projekts ist die Entwicklung einer Validierungsumgebung für Plasmarandmodelle, die Simulationen und experimentelle Daten durch synthetische Diagnostiken verbindet. Dies erlaubt einen quantitativen Vergleich von Plasmaparametern wie Dichte und Temperatur, aufgelöst auf kleinen räumlichen und zeitlichen Skalen, welche für den turbulenten Transport im Plasmarandbereich entscheidend sind. Schlüsseldiagnostiken hierbei sind die thermische Heliumstrahldiagnostik, Langmuirsonden, Reflektometer sowie Heißkathoden-Ionisationsmanometer zur Neutralgasdruckmessung. Die experimentellen Arbeiten umfassen hochaufgelöste Messungen am Stellarator W7-X und am Tokamak ASDEX Upgrade. Zudem soll eine optimierte Version der Manometer entwickelt und durch Labortests validiert werden.
Innovation und Perspektiven
Durch die enge Verknüpfung von Tokamak- und Stellaratorforschung sowie von Modellierung und Experiment werden Schlüsselprozesse identifiziert, die für die Entwicklung hochperformanter, ELM-freier Betriebsregime und die damit verbundenen Belastungen der Reaktorwand entscheidend sind. Eine kontinuierliche Weiterentwicklung der Plasmarandcodes wird hierdurch gefördert. Die optimierten Manometer sind zudem für die Echtzeitsteuerung von Fusionsreaktoren essenziell.
PROJEKTDETAILS
Projektlaufzeit: 01.06.2025 - 31.05.2030
Projektvolumen: 2,3 Mio. € (zu 100 % durch das BMBF gefördert)
Projektvolumen: 2,3 Mio. € (zu 100 % durch das BMBF gefördert)
PROJEKTKOORDINATION
Dr. Michael Griener
Max-Planck-Institut für Plasmaphysik
Boltzmannstraße 2
85748 Garching bei München
✉ michael.griener@ipp.mpg.de
Max-Planck-Institut für Plasmaphysik
Boltzmannstraße 2
85748 Garching bei München
✉ michael.griener@ipp.mpg.de
PROJEKTPARTNER
Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. - Max-Planck-Institut für Plasmaphysik
Garching
Garching