Sicherere Plasmareaktoren
EPFL Wissenschaftler decken die Physik hinter der Entstehung von Plasmoiden auf.
Wissenschaftler am Zentrum für Plasma Physik Forschung (CRPP) der École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) stellten ihre Untersuchungen zur Entstehung sogenannter Plasmoide, plasmagefüllter Raumgebiete mit geschlossenen Feldlinien, in der neuen Ausgabe der renommierten Fachzeitschrift „Plasma Sources Science and Technology“ vor.
Die moderne Plasmatechnologie kämpft mit einigen Problemen. Zu ihnen zählt auch die Entstehung von Plasmoiden, lokaler hoch intensiver Plasmen, die sich spontan bilden und aufgrund großer Hitze den Plasmareaktor beschädigen können.
Abb.: Plasmoid im Forschungsreaktor. (Bild: EPFL)
Die Arbeitsgruppe um Christoph Hollenstein konnte nun zeigen, dass die Plasmoide wie ein Trichter für starke elektrische Ströme wirken. Wenn sich ein Plasmoid formt, transportiert es in der Tat Elektronen zur Rückseite des Reaktorgitters, das das Plasma einschließen soll.
In einem speziell zur Beobachtung von Plasmoiden entworfenen Forschungsreaktor wurden mehrere Plasmoide erzeugt. So konnte die Ursachen für ihre Entstehung, Ausbreitung und Vermehrung bis hin zu dem Punkt, an dem Schäden am Reaktor entstehen, untersucht werden.
Die Arbeiten konzentrierten sich auf industriell eingesetzte Plasmen, die mit 13,56 MHz arbeitenden Radiofrequenznetzgeräten angeregt werden. Die Wissenschaftler fanden heraus, dass die Existenz der Plasmoide durch die eingespeiste Radiofrequenzleistung aufrechterhalten wird, indem sich ein positives Plasmapotential auf beiden Seiten des Reaktorgitters aufbaut. Diese trichterförmige Weiterleitung des elektrischen Stroms kann eine starke Aufheizung des Plasmoids und in Folge dessen eine Zerstörung von Reaktorteilen zur Folge haben.
„Durch die neuen Erkenntnisse zur Plasmoidbildung, können wir nun auch Lösungsvorschläge zu deren Unterdrückung für die Industrie erarbeiten.“, freut sich Alan Howling, einer der Autoren. Gelingt es, die plasmoidbildenden Mechanismen zu regulieren, können die Hersteller das Auftreten von Plasmoiden in Reaktoren minimieren oder gar ganz verhindern und so zeitintensive Reparaturen sowie Reaktorausfälle vermeiden.
EPFL / LK
