Sebastian Thiede verteidigte seine Master Arbeit
13.12.2023
Heute hat Sebastian Thiede seine Masterarbeit mit dem Thema 'Improvements in heat flux calculations for water cooled plasma facing components in W7-X' verteidigt. In seiner Masterarbeit hat Sebastian Thiede einen code (Layer THEODOR) für die Berechnung des Wärmeflusses in der Wand entwickelt. Der code kann aus verschieden Materialen zusammengesetzen Komponenten berechnen, wie dem neuen Divertor von Wendelstein 7-X. Dies erlaubt nun eine Bestimmung des Wärmeflusses vom Plasma auf den Divertor aus Thermographiedaten. Der code wurde mittels einen analytischen Modells, im Vergleich mit ANSYS und mit vergleichenen Messungen mittels Kaliometrie validiert. Das war eine großartige Arbeit. Herzlichen Glückwunsch. Besonderen Dank an dieser Stelle an Yu Gao, der diese Arbeit betreut hat. Das war eine klasse Betreuung.
Skalierungsverhalten von limit-cycle Oszillationen am L-H Übergang
12.12.2023
Beim Übergang von niedrigen auf hohen Einschluss kommt es zu limit-cycle Oszillationen (LCOs). Diese treten im niedrigen kHz Bereich auf. Ondrej Grover und Peter Manz vermuteten, dass die Frequenz von der Größe des Tokamaks abhängig ist und haben dazu ein Model aufgestellt. In einer kürzlich veröffentlichten Studie konnte dies anhand einer Datenbasis mit Daten von dem größten (JET) über ASDEX Upgrade, COMPASS bis mit zum kleinsten Tokamak (Globus-M) demonstriert werden.
QCM in EDA-H-mode und im QCE Regime
08.12.2023
Für zukünftige Fusionsreaktoren auf Tokamak-Basis sind eigentlich nur ELM-freie Einschlussregimes möglich. Zwei dieser das EDA H-mode und das QCE Regime zeichnen sich in der Turbulenz durch eine quasi-kohärente Mode (QCM) aus. Diese wurde in der Arbeit von Joey Kalis systematisch in ASDEX Upgrade charakterisiert. Die QCM ist eine ballooning mode. Die Arbeit wurde kurzlich in Nuclear Fusion veröffentlicht.
Neues Mitglied der Abreitsgruppe zur Untersuchung der Helikonwellenphysik für die Entwicklung einer Helikon-Plasmazelle für teilchengetriebene Wakefield-Beschleuniger
01.12.2023
Lineare Teilchenbeschleuniger beschleunigen Teilchen durch Gradienten im elektrischen Feld. Plasma Wakefield-Beschleuniger liefern Gradienten, die um mehrere Größenordnungen höher sind als bei herkömmlichen linearen Teilchenbeschleunigern, wodurch die erforderliche Größe erheblich reduziert wird und somit erschwingliche und kompakte Beschleuniger für verschiedene Anwendungen. Die hohen elektrischen Felder erfordern eine hohe Plasmadichte. Helikon-Entladungen sind dafür bekannt, dass sie die höchsten Dichten in linearer Geometrie liefern. Das Prototyp-Experiment PROMETHEUS-A, das in Greifswald unter Beteilung von Dr. Fahrenkamp entwickelt wurde, hat die erforderliche hohe Dichte nachgewiesen. Die Physik von Helikon-Entladungen bei dieser besonders hohen Dichte unterscheidet sich von derjenigen konventioneller Helikon-Entladungen. Basierend auf den Code-Entwicklungen an der Univerität Stuttgart, werden wir einen Code entwickeln, um die Wellenausbreitung und -dissipation, das Zusammenspiel mit den Gradienten und den Einfluss der Plasmagrenzen zu verstehen. Zunächst wird der Code mit Hilfe von Vergleichen mit Experimenten entwickelt. Wir haben Oliver Lass für dieses Projekt gewinnen können. Es ist Oliver Lass' Aufgabe, solche Experimente durchzuführen. Da VINETA noch nicht in Betrieb ist, wird er die ersten Experimente an MAP in Madison und später an VINETA und PROMETHEUS-A am CERN durchführen. Das übergeordnete Ziel ist es, den Code zur Optimierung von Helikon-Entladungen im Hinblick auf die Anforderungen an die teilchengetriebene Wakefield-Dichte zu nutzen.
Wassertornado läuft
28.11.2023
In seinem Arbeitsgruppenpraktikum hat Floris Scharmer ein Konzept für einen Wassertornado erarbeitet. Das Wasser wird über zwei Düsen mit Rotation im unteren Bereich des Beckens eingebracht und läuft in der Mitte unten heraus. Das Kozept war gleich im ersten Versuch erfolgreich. Gravitationskraft und Zentrifugalkraft bilanzieren sich und führen zu einem 1/r Profil der Wasseroberfläche. So wird es möglich sein ein Gravitationsprofil für unser MRI Experiment SWADEX-II nachzuahmen. Wir bedanken uns bei Herrn Scharmer für seine tolle Arbeit.
PANTA Messkampagne 2023
Dieses Jahr besuchten wir das PANTA-Team an der Kyushu-Universität in Fukuoka. Wir waren dort mit dem Ziel, Phasenübergänge von der E- über die H- zur W-Mode zu untersuchen, die Abhängigkeit der
Plasmadichte vom Magnetfeld zu untersuchen und zusätzlich zu den 64CH-Daten Plasmaprofile zu messen, um die Plasmaeigenschaften mit Rohrströmungen zu vergleichen.
Das PANTA-Team war sehr gastfreundlich und hilfsbereit. Sie haben sich sehr bemüht, alles vorzubereiten, und PANTA war in einem ausgezeichneten Zustand. Um ein Beispiel zu nennen: Sie haben eine Sonde mit fünf Pins gebaut, die gleichzeitig in das Plasma gefahren werden können. Mit dieser Sonde war es sehr effizient, Profile zu messen, und wir konnten schnell arbeiten.
Nach der Arbeit genossen wir die vielen Restaurants in Fukuoka. Das Essen war einfach köstlich (und auch in der Cafeteria gut). Wir nutzten auch die Gelegenheit, das Friedensdenkmal in Hiroshima zu besuchen (siehe beigefügtes Bild).
Wir wünschen dem PANTA-Team viel Glück bei der Einrichtung ihrer neuen Helikon-Quelle (siehe beigefügtes Bild) und sind gespannt auf die Ergebnisse. Wir danken Prof. FUJISAWA Akihide für die Einladung und diese großartige Gelegenheit, Prof. MOON Chanho für seine Betreuung, Prof. NAGASHIMA Yoshihiko und Prof. YAMADA Takuma für ihr wertvolles Feedback und NIIYA Ichiro und CHEONG Hanshin für ihre Hilfe im Labor. Wir freuen uns schon auf das nächste Jahr!
Nicht-diffusiver und nicht-lokaler Transport unter steilen Gradienten
22.09.2023
Der Rand von Fusionsplasmen ist durch steile Gradienten gekennzeichnet. Bei Vorhandensein steiler Gradienten kann die Anwendbarkeit der lokalen Transporttheorie versagen. Wenn die Skalen des mittleren Feldes mit den Skalen der Störungen vergleichbar werden, variiert das mittlere Feld im Allgemeinen nicht mehr langsam im Raum. Folglich müssen die höheren räumlichen Ableitungen beibehalten werden. In diesem Fall kann man entweder eine Reihenentwicklung verwenden oder die Ausdrücke durch Faltungen des mittleren Feldes mit einigen Integralkernen ersetzen. Wir haben den turbulenten Transport in Gegenwart steiler Gradienten mit Hilfe von Integralkernen im Stellerator TJ-K an der Universität Stuttgart untersucht. Diese Arbeit, die auf einer Bachelorarbeit von Nils Müller von der Universität Hamburg basiert, wurde kürzlich in Phys. of Plasmas veröffentlicht.
Wir suchen einen Doktoranden
Die Bewerbungsfrist ist verstichen.
Auftakt der Charkiw Vorlesungen
28.06.2023
Die Charkiw Vorlesungen sind eine Reihe von Vorlesungen zur Einführung in das Stellarator-Konzept für die Fusion mit magnetischem Einschluss. Die virtuellen Vorlesungen behandeln den aktuellen Stand der Forschung mit Schwerpunkt auf den neuesten Entwicklungen auf dem Gebiet des helikalen Einschlusses und den Perspektiven des Reaktors. Den Anfang macht heute Prof. Manz mit einer Einführung in die "Grundlagen der Fusion mit magnetischem Einschluss".
Remote Experimente an GOLEM Tokamak für Schüler des Alexander-von-Humboldt-Gymnasiums
Im Rahmen des Projektfaches 'Physik an der Uni' des Alexander-von-Humboldt-Gymnasiums in Greifswald waren Schüler zu Gast und haben die Fusionsforschung kenngelernt. Nach einer Vorbereitung haben sie am 15.06.2023 Experimente am Tokamak GOLEM in Prag remote durchgeführt in einem Wettbewerb, wer die höchste Energieeinschlusszeit erreichen kann. In den einanhalb Stunden wurden mit 33 Versuchen 14 Entladungen durchgeführt. Wir danken Vojtěch Svoboda für die Durchführung der Experimente.
Veröffentlichung über die Leistungsabhängigkeit des Dichte-limits in Tokamaks
09.06.2023
In zukünftigen Fusionsreaktoren müssen Disruptionen um jeden Preis vermieden werden. Disruptionen aufgrund der Dichtelimits (DL) werden normalerweise durch die leistungsunabhängige Greenwald-Skalierung beschrieben. Kürzlich wurde von mehreren Autoren eine Leistungsabhängigkeit der disruptiven DL vorhergesagt (Zanca et al 2019 Nucl. Fusion59 126011; Giacomin et al 2022 Phys. Rev. Lett.128 185003; Singh und Diamond 2022 Plasma Phys. Control. Fusion64 084004; Stroth et al 2022 Nucl. Fusion62 076008; Brown und Goldston 2021 Nucl. Mater. Energy27 101002). In unserer Studie wird untersucht, ob sich dadurch den Operationsbereich des Tokamaks erhöht. Eine Erhöhung der Heizleistung im L-Mode kann einen L-H-Übergang induzieren, so dass eine leistungsabhängige DL und der L-H-Übergang nicht unabhängig voneinander betrachtet werden können. Die verschiedenen Modelle werden an einer Datenbasis für Separatrixparameter an der Separatrix von ASDEX Upgrade getestet und mit dem in Eich und Manz (2021 Nucl. Fusion61 086017) vorgestellten Konzept (SepOS) verglichen. Die disruptive Separatrixdichte skaliert mit der Potenz n~P0.38+/-0.08 in guter Übereinstimmung zu allen Modellen. Auch der H-L Rückübergang zeigt eine annähernde Greenwald-Skalierung mit einer zusätzlichen Leistungsabhängigkeit n~P0.4 gemäß dem SepOS-Konzept. Für zukünftige Reaktoren, die mit viel höherer Heizleistung betrieben werden, könnte eine solche Leistungsskalierung den Betrieb bei viel höheren Separatrixdichten ermöglichen, als sie im H-Mode-Betrieb üblich sind. Es werden die Voraussetzungen für eine Extrapolation für zukünftige Experimente diskutiert.
Supercap Workshop
19./20.04.2023
Ein Verlangen nach Frühling, Interesse an Energiespeichermethoden und der Austausch über Leistungselektroniken für den Einsatz an Fusionsplasmen hat Sebastian Haag nach Bologna in Italien gebracht. Dort wurde er eingeladen an einem Supercap Workshop (https://www.supercap.org/) auf dem Messegelände der E-TECH teilzunehmen. In vielen interessanten Vorträgen wurden neue Entwicklungen in der Supercap Technologie vorgestellt und Einsatzgebiete erläutert. Vor Allem für den Betrieb von extrem leistungsdichten Power Supplies sind Supercaps unabdingbar. Durch sehr kurze Ladezeiten, unvergleichbar hohe Lebenszyklen und stabilem Entladespannungsverlauf auch bei extrem hoher Strombelastung zeichnen sich diese Bauteile aus. Dadurch sind sie prädestiniert für Leistungselektroniken zum Zünden und Treiben von Fusionsplasmen.
Ein Dankeschön geht vor Allem an Alessandro Lampasi vom ENEA für die Einladung nach Bologna und zusammen mit weiteren Menschen für die Organistion des Workshops.
Des Weiteren konnten Sebastian Haag sich mit Juan Sánchez Gamino über die Leistungselektronik des SMART Spherical Tokamaks austauschen und mit Simone Mannori (ENEA) konnten gemeinsam Konzepte für den Aufbau einer miniaturisierten Leistungselektronik ähnlich der des, ohne Center-Solenoid auskommenden Reaktors, PROTO-SPHERA.
Wir als Arbeitsgruppe bedanken uns und freuen uns auf weitere tiefgreifende Kooperation.
Besuch von GOLEM Tokamak in Prag
09.03.2023
Wir waren am 6.3, und 7.3 zu Besuch am GOLEM tokamak in Prag. GOLEM ist der Ausbildung neuer Kräfte für die Kernfusion verschrieben. Eine Besonderheit ist, dass das Experiment remote betrieben werden kann. Das ermöglicht Experimente auch aus Greifswald durchzuführen. Vojtěch Svoboda gab uns eine Einführung in sein Experiment. Wir bedanken uns ganz herzlich und freuen uns auf eine tolle Zusammenarbeit.