Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Fusionsbedingungen - Teilchensimulationsstudien von Divertorplasmen

04.03.2002


Unter "Kernfusion" versteht man die Verschmelzung leichter Atomkerne zu schwereren, wobei nach den Gesetzen der Physik wesentliche Energiemengen freigesetzt werden. Seit etwa 50 Jahren bemüht sich eine große Zahl von Wissenschaftlern intensiv um die gesteuerte Erschließung der Fusionsenergie unter Reaktorbedingungen als eine sichere, praktisch unerschöpfliche und saubere Energiequelle. Siegbert Kuhn und seine Mitarbeiter vom Institut für Theoretische Physik der Universität Innsbruck tragen, unterstützt vom FWF und in Zusammenarbeit mit ausländischen Forschergruppen, mit Teilchensimulationsstudien von Divertorplasmen erfolgreich zu diesen Bemühungen bei und reihen damit die österreichische Kernfusionsforschung in die internationalen Aktivitäten auf diesem Gebiet ein.

Um ein für die praktische Energiegewinnung ausreichendes Maß an Kernfusionsreaktionen zu erhalten, ist es erforderlich, die beteiligten Teilchen hinreichend häufig und mit hinreichend hohen Energien zusammenstoßen zu lassen. Dies kann prinzipiell am leichtesten in einem äußerst heißen Wasserstoffgas (ca. 100 Mio. Grad) entsprechender Dichte erreicht werden. Bei diesen Temperaturen ist das Gas voll "ionisiert", d.h., die unter Normalbedingungen elektrisch neutralen Gasmoleküle sind in positiv geladene Kerne ("Ionen") und negativ geladene "Elektronen" aufgespaltet. "Ein solches Gas wird als ,Plasma’ und der Plasmazustand als ,vierter Aggregatzustand der Materie’ bezeichnet. Man bedenke: 99,99 % der Materie des Universums befindet sich im Plasmazustand!", erläutert Kuhn. Heißes Plasma wird in einem ringförmigen Gefäß (Torus) durch ein starkes Magnetfeld geeigneter Struktur eingeschlossen, wobei die derzeit vielversprechendste Konfiguration als "Tokamak" bezeichnet wird. Das nächste große Ziel der weltweiten Fusionsforschung ist der Bau des "International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER)", der erstmals mit einem weitgehend durch die Fusionsreaktionen selbst geheizten Plasma arbeiten und hinsichtlich der Plasmaphysik einem späteren kommerziellen Fusionsreaktor nahe kommen wird.

Man unterscheidet in einem Tokamak zwischen dem heißen "Kernplasma", in dem die Energieliefernden Kernfusionsreaktionen ablaufen sollen, und dem kühleren "Randschichtplasma", durch das die aus dem Kernplasma hinaus diffundierenden energiegeladenen Plasmateilchen zu den Prallplatten des "Divertors" hingeleitet werden. "Da jedoch der Energiebelastung der Divertorplatten strikte technische Grenzen gesetzt sind, gehören die mit dem Kontakt zwischen Plasma und Divertorwand zusammenhängenden Fragen zu den wichtigsten wissenschaftlichen und technischen Herausforderungen der heutigen Fusionsforschung", erklärt Kuhn. Mit seinem Projekt hat er wichtige Ergebnisse zum Verständnis des divertornahen Plasmas erzielt: So wurden u.a. die bestehenden physikalischen Modelle und Simulationsprogramme stark verbessert sowie der starke Einfluss von sekundären und schnellen Elektronen auf die Divertorrandschicht klar nachgewiesen und quantifiziert. Kuhn: "Wir konnten auch wesentlich zum Verständnis der Entstehung und der Auswirkungen schneller Teilchen, die bei der Heizung des Tokamakplasmas mittels eingestrahlter Wellen auftreten und die Divertorplatten stark beschädigen können, beitragen. Unsere Ergebnisse können in einem nächsten Schritt direkt für die Modellierung und Optimierung existierender und geplanter Tokamaks eingesetzt werden."

Presseaussendung | FWF

Weitere Berichte zu: Divertorplasma Teilchensimulationsstudie Tokamak

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas
19.09.2017 | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

nachricht Ultrakurze Momentaufnahmen der Dynamik von Elektronen in Festkörpern
15.09.2017 | Max-Planck-Institut für Quantenoptik

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Im Focus: Hochautomatisiertes Fahren bei Schnee und Regen: Robuste Warnehmung dank intelligentem Sensormix

Schlechte Sichtverhältnisse bei Regen oder Schnellfall sind für Menschen und hochautomatisierte Fahrzeuge eine große Herausforderung. Im europäischen Projekt RobustSENSE haben die Forscher von Fraunhofer FOKUS mit 14 Partnern, darunter die Daimler AG und die Robert Bosch GmbH, in den vergangenen zwei Jahren eine Softwareplattform entwickelt, auf der verschiedene Sensordaten von Kamera, Laser, Radar und weitere Informationen wie Wetterdaten kombiniert werden. Ziel ist, eine robuste und zuverlässige Wahrnehmung der Straßensituation unabhängig von der Komplexität und der Sichtverhältnisse zu gewährleisten. Nach der virtuellen Erprobung des Systems erfolgt nun der Praxistest, unter anderem auf dem Berliner Testfeld für hochautomatisiertes Fahren.

Starker Schneefall, ein Ball rollt auf die Fahrbahn: Selbst ein Mensch kann mitunter nicht schnell genug erkennen, ob dies ein gefährlicher Gegenstand oder...

Im Focus: Ultrakurze Momentaufnahmen der Dynamik von Elektronen in Festkörpern

Mit Hilfe ultrakurzer Laser- und Röntgenblitze haben Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik (Garching bei München) Schnappschüsse der bislang kürzesten Bewegung von Elektronen in Festkörpern gemacht. Die Bewegung hielt 750 Attosekunden lang an, bevor sie abklang. Damit stellten die Wissenschaftler einen neuen Rekord auf, ultrakurze Prozesse innerhalb von Festkörpern aufzuzeichnen.

Wenn Röntgenstrahlen auf Festkörpermaterialien oder große Moleküle treffen, wird ein Elektron von seinem angestammten Platz in der Nähe des Atomkerns...

Im Focus: Ultrafast snapshots of relaxing electrons in solids

Using ultrafast flashes of laser and x-ray radiation, scientists at the Max Planck Institute of Quantum Optics (Garching, Germany) took snapshots of the briefest electron motion inside a solid material to date. The electron motion lasted only 750 billionths of the billionth of a second before it fainted, setting a new record of human capability to capture ultrafast processes inside solids!

When x-rays shine onto solid materials or large molecules, an electron is pushed away from its original place near the nucleus of the atom, leaving a hole...

Im Focus: Quantensensoren entschlüsseln magnetische Ordnung in neuartigem Halbleitermaterial

Physiker konnte erstmals eine spiralförmige magnetische Ordnung in einem multiferroischen Material abbilden. Diese gelten als vielversprechende Kandidaten für zukünftige Datenspeicher. Der Nachweis gelang den Forschern mit selbst entwickelten Quantensensoren, die elektromagnetische Felder im Nanometerbereich analysieren können und an der Universität Basel entwickelt wurden. Die Ergebnisse von Wissenschaftlern des Departements Physik und des Swiss Nanoscience Institute der Universität Basel sowie der Universität Montpellier und Forschern der Universität Paris-Saclay wurden in der Zeitschrift «Nature» veröffentlicht.

Multiferroika sind Materialien, die gleichzeitig auf elektrische wie auch auf magnetische Felder reagieren. Die beiden Eigenschaften kommen für gewöhnlich...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

»Laser in Composites Symposium« in Aachen – von der Wissenschaft in die Anwendung

19.09.2017 | Veranstaltungen

Biowissenschaftler tauschen neue Erkenntnisse über molekulare Gen-Schalter aus

19.09.2017 | Veranstaltungen

Zwei Grad wärmer – und dann?

19.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

»Laser in Composites Symposium« in Aachen – von der Wissenschaft in die Anwendung

19.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Zentraler Schalter der Immunabwehr gefunden

19.09.2017 | Biowissenschaften Chemie

Neue Materialchemie für Hochleistungsbatterien

19.09.2017 | Biowissenschaften Chemie