Gezähmter Energiegigant?
Ausgezeichnete Ansätze zur Kontrolle stoßartiger Wärmebelastungen in Fusionsreaktoren.
Dr. Michael Rack vom Jülicher Institut für Plasmaphysik hat den „2015 European Physical Society Plasma Physics Division PhD Research Award“ gewonnen. Mit der Auszeichnung honoriert die „Plasma Physics Division“ der European Physical Society (EPS) die wissenschaftlichen Leistungen in den Arbeiten junger Nachwuchswissenschaftler im Bereich der Plasmaphysik.
Abb.: Blick ins Innere der Joint European Torus (JET) Tokamak Fusionskammer mit überlagertem Plasmabild (rechts). (Bild: EFDA)
Rack beschäftigte sich in seiner Doktorarbeit mit einem Teilgebiet der thermonuklearen Fusion. Seine unter dem Titel „Influence of resonant magnetic perturbations on transient heat load deposition and fast ion losses“ veröffentlichte Arbeit untersucht, wie externe magnetische Störfelder das Fusionsplasma stabilisieren können. Mithilfe dieser Störfelder könnten die Wandmaterialien in zukünftigen Fusionsreaktoren deutlich weniger belastet werden.
Zur Veranschaulichung des Problems führt Rack in der Einleitung seiner Dissertationsschrift an, dass die Hitzeflüsse in heutigen Tokamak-Anordnungen, in denen das Fusionsplasma magnetisch eingeschlossen wird, mehrere hundert MW/m2 betragen. Die Hitzeschutzkacheln eines Space Shuttles mussten beim Wiedereintritt in die Atmosphäre hingegen lediglich 10 MW/m2 aushalten, ein Wert der auch für die Wärmelastdepositionen im Dauerbetrieb von Fusionsreaktoren angestrebt wird.
Rack kam in seiner Arbeit zu dem Ergebnis, dass mit einer neuen Methode zum Erzeugen resonanter magnetische Störfelder unter Verwendung der unteren Hybridresonanzen, bei denen es zu gekoppelten Schwingungen der Elektronen und Ionen im Plasma kommt, eine vorteilhafte Umverteilung der stoßartigen Wärmebelastungen erreicht werden kann – ohne dabei Nachteile für den wichtigen Einschluss von schnellen Ionen in Kauf nehmen zu müssen.
FZ-Jülich / EPS / LK
