04.11.2021

Das I-mode Einschlussregime ist besonders weil es verbesserten Energieeinschluss ohne verbesserten Teilcheneinschluss zeigt. Durch den niedrigeren Druckgradienten am Rand kommt es nicht zu den großen magnetohydrodynamischen Instabilitäten (sogenannten ELMs), die für einen Reaktor nicht tolleriebar wären. Das macht die I-mode zu einen interessanten Regime für einen Fusionreaktor. Es kann jedoch auch in der I-mode zu Relaxationsvorgängen am Plasmarand kommen. In unserem kürzlich in Physics of Plasmas erschienem Paper wurde die Dynamik von Relaxationsvorgängen in der I-mode simuliert. Wir freuen uns sehr, dass die experimentellen Daten von ASDEX Upgrade es auf das Cover der Oktoberausgabe geschafft haben.

01.08.2021

Als erstes Mitglied der Arbeitsgruppe konnte Herr Dr. Nils Fahrenkamp gewonnen werden. Herr Fahrenkamp studierte in Rostock und promovierte an der Universität Greifswald in Kooperation mit dem IPP und dem CERN. Dort lag der bisherige Forschungsschwerpunkt auf der Entwicklung von Helikonplasmaquellen für lineare Teilchenbeschleuniger. Seine Expertise für den Laborbetrieb ist die Laserdiagnostik. Jetzt wird er für den Umzug, wie auch den späteren Betrieb des Experiments VINETA verantwortlich sein.

Herzlich willkommen im Team Experimentelle Plasmaphysik.

17.05.2021

Akkretionsscheiben sind um zentrale Objekte rotierende Scheiben, die Materie in Richtung des Zentrums transportieren (akkretieren). Sie bestehen aus verschieden stark ionisiertem Gas (Plasma). Um Akkretiren zu können, muss es einen besonderen Mechanismus für die Drehimpulsumverteilung geben. Wir wollen diesen Mechanismus im Labor untersuchen. Insbesondere in Laborexperimenten sind die zweidimensionale Geometrie und die magnetohydrodynamischen Eigenschaften einer Akkretionsscheibe nur schwer zu reproduzieren. Hier schlagen wir den Aufbau eines Flachwasserexperiments in Akkretionsscheibengeometrie vor, bei dem eine differentielle Rotation in einer quasi-zweidimensionalen Flachwasserschicht mit offener Oberfläche induziert wird, die eine direkte Messung der radialen und azimutalen Fluiddynamik erlaubt. Die Wirkung des Magnetfeldes wird durch die etablierte Äquivalenz von magnetohydrodynamischen und viskoelastischen Fluiden nachgeahmt. In dieser Arbeit demonstrieren wir den radialen Auswärtstransport von Drehimpulsen in einem Laborexperiment nahe der Akkretionsscheibengeometrie. Wir hoffen, dass der vorgeschlagene Versuchsaufbau uns helfen wird, den Ursprung der Drehimpulsumverteilung in Akkretionsscheiben zu identifizieren.

Diese Arbeit wurde publiziert in

F. Günzkofer, P. Manz 'Outwards transport of angular momentum in a shallow water accretion disk experiment', Phys. Rev. Fluids 6, 054401 (2021)

31.05.2021

Der effiziente Betrieb eines Tokamaks wird durch mehrere Randbedingungen begrenzt, wie z.B. den Übergang zu hohem Einschluss oder den Dichtegrenzen, die in beiden Einschlussregimen auftreten. Diese besonderen Betriebsgrenzen werden durch eine Kombination von dimensionslosen Parametern analytisch von der Austausch-Drift-Alfvén-Turbulenz ohne frei einstellbare Parameter analytisch hergeleitet. Bei  der Annäherung an die Dichtegrenze in der L-Mode befindet sich die Turbulenz im Regime der resistiven Ballooning-Moden.  Die tatsächliche Dichtegrenze ist mit einem Übergang von dem elektrostatischen zum elektromagnetischen Regime verbunden. Die hergeleitete Dichtegrenze wird mit der Greenwald-Skalierung verglichen.  L-H-Übergänge sind auf das Regime der Drift-Wellen-Turbulenz beschränkt. Der L-H Übergang tritt auf, wenn die Energieübertragungsrate von der Turbulenz in die E×B-Strömung die turbulente Wachstumsrate übersteigt. Bezüglich des Energietransfers lässt sich die Zonalströmungsphysik auf den Hintergrundgradienten übertragen.Die turbulente Wachstumsrate wird von den Ionen getragen, da der Elektronentransport durch diamagnetische Stabilisierung stark reduziert ist. Die ExB-Scherung wird durch den Ionen-Hintergrunddruckgradienten dominiert. Weiterhin wird die Rolle des L-H-Übergangs für die Dichtegrenze geklärt. Die Abhängigkeit der Effizienz der Energiekopplung zwischen Turbulenz und Scherströmung von der Abiabatizität wird ebenfalls betrachtet. . Am wichtigsten ist, dass die abgeleiteten Grenzen den Betriebsraum an der Separatrix des ASDEX Upgrade-Tokamaks beschreiben, der in Form eines Elektronendichte- und Temperatur-Existenzdiagramms dargestellt wird. Die hervorragende Übereinstimmung an der Separatrix zeigt die kritische Bedeutung des äußersten Randbereichs für ein besseres Verständnis des gesamten Tokamaksystems.

Diese Arbeit wurde akzeptiert in Nuclear Fusion.

Diese Arbeit ist Highlight der Abteilung E2M des IPP Garching