Verlag des Forschungszentrums Jülich

JUEL-3776
Eich, Thomas Hubert
Struktur des Magnetfeldes und des Plasmas in der laminaren Zone des dynamischen ergodischen Divertors
130 S., 2000

In den Tokamak TEXTOR-94 des Forschungszentrums Jülich wird gegenwärtig ein Dynamischer Ergodischer Divertor (DED) eingebaut. Durch Aufbrechen der magnetischen Oberflächen und durch Verwirbelung der Magnetfeldstruktur in der Randschicht des Plasmas soll er dazu dienen, die gegensätzlichen Anforderungen an die Einschluß- und Transporteigenschaften magnetisch eingeschlossener Plasmen einerseits im Plasmakern und andererseits in der Plasmarandschicht noch besser zu erfüllen. In der technischen Umsetzung des DED wird ein multipolares Störfeld durch 16 modular angeordnete stromdurchflossene Spulen erzeugt.
In der vorliegenden Arbeit wird die durch Überlagerung des Störfeldes des DED mit dem Gleichgewichtsfeld verursachte Magnetfeldstruktur der Plasmarandschicht untersucht und dargestellt. Es ist ein erstes wichtiges Ergebnis dieser Arbeit, daß eine hinreichend deutliche Unterscheidung strukturell verschiedener Bereiche möglich ist. Dabei kann zwischen einem inneren, nur schwach gestörten Bereich kleiner magnetischer Inseln, dem diesen umhüllenden ergodisierten Bereich und schließlich der laminaren Zone, durch welche die Wechselwirkung des Plasmas mit der Gefäßwand erfolgt, unterschieden werden.
Eine für die laminare Zone entwicklete detaillierte Abbildungstechnik zeigt überraschenderweise, daß der Transport in der laminaren Zone (parallel zum Magnetfeld) durch relativ wohldefinierte und -lokalisierte größere Flußröhren dominiert wird. Diese verbinden die laminare Zone innerhalb weniger (z.B. drei) poloidaler Umläufe mit der Gefäßwand und erzeugen damit ähnliche Abströmverhältnisse -allerdings verteilt auf wesentlich größere Wandoberflächen - wie im 'klassischen' Divertor .
Daraufaufbauend wird ein (numerisches/analytisches) Transportmodell entwickelt, das in mehrstufiger Näherung (lD bis 3D) die resultierenden Transporteigenschaften der Magnetfeldstruktur des DED beschreibt und die dementsprechenden Plasmaparameter berechnet. Dazu wird in den MHD-Fluid-Gleichungen der ergodisierte Bereich durch einen erhöhten diffusiven Transport beschrieben, wohingegen in der laminaren Zone sowohl die diffusiven als auch die konvektiven Transportanteile einbezogen werden.
Die aus den stufenweisen Näherungsmodellen gewonnenen Vorhersagen bestätigen einerseits frühere Arbeiten und in ihnen abgeleitete elementare Abschätzungen zur Wirksamkeit des DED, wie die Erhöhung des radialen Transportes in der Randschicht. Andererseits zeigen neue Ergebnisse dieser Arbeit, daß die Wechselwirkung des Plasmas mit den Wandkomponenten von der laminaren Zone dominiert wird und daß diese von den Gebieten des ergodisierten Bereiches getrennt werden kann.
Darüber hinaus wird klargestellt, daß die Kenntnis der dreidimensionalen Struktur des Magnetfeldes in der Randschicht zum Verständnis der Transporteigenschaften unerläßlich ist.



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Letzte Änderung: 07.06.2022