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.
Neuerscheinungen
Schriften des Forschungszentrums Jülich
Ihre Ansprechperson
Heike Lexis
+49 2461 61-5367
zb-publikation@fz-juelich.de