( Informationsstand 2005 )
Einleitung
Instabilitäten, besonders Mikroinstabilitäten in Plasmen von Stellaratorkonfigurationen und ihre Entwicklung zur Turbulenz ist noch wenig untersucht. Im allgemeinen stellt sich die Frage “Ist eine Beeinflussung der Turbulenz durch Optimierung möglich?“. Tokamaks sind rotationssymmetrisch → zweidimensional während ein Stellarator eingeschränkte Symmetrien besitzt → dreidimensionalität liefert größere Freiheiten zur Festlegung des magnetischen Gleichgewichtes. (Stellaratoroptimierung) Die Feldlinienverdrillung[^1] eines Stellarators wird, hingegen der eines Tokamaks, ausschließlich durch die Magnetspulen außerhalb des Magnetfeldes erzeugt → Nach außen ansteigende Rotationstransformation[^1] wird vorausgesetzt. Definitionsgemäß verschwindet für eine solche Konfiguration in ihrer reinen Form der gesamte toroidale Plasmastrom auf jeder magnetischen Fläche.
Instabilitäten
Die Entwicklung von Störungen unterliegt der Stabilitätstheorie. Plasma gilt als stabil, wenn diese von selbst erlöschen. Für die Analyse von magnetohydrodynamischen Instabilitäten wird das Fusionsplasma als leitende Flüssigkeit innerhalb eines Magnetfelds betrachtet. Während MHD-Stabilitäten in Plasmen erforscht sind, scheint Turbulenz resultierend von Mikroinstabilitäten ( Haben anomalen Transport[^2] als Konsequenz ) sich nicht vermeiden zu lassen. Somit entsteht die Frage wie sich diese Instabilitäten in verschiedenen Einschlussformen unterscheiden und wodurch sie sich beeinflussen lassen.
Driftwellen am Plasmarand
Driftwellen enstehen durch unvernachlässigbare Plasmateilchenstöße aufgrund der am Plasmarand niedrigeren Temperaturen und höherer Dichte. Als Folge der radialen Abhängigkeit des Plasmadrucks[^5] laufen diese senkrecht zu den Flusslinien und können sich dort stabilisieren.[^3] Da in Randbereichen die Skalenlänge[^4] einer Turbulenz rechnerisch aufwendig wäre, simuliert man lediglich einen kleinen Ausschnitt des behandelten Bereichs der Turbulenz.
[^1]: Beschreibt wie häufig sich eine Stromlinie während eines Umlaufs in die toirodale Richtung um den Plasmaradius (poilodal) dreht.
[^2]: Was ist anomaler Transport?
[^3]: Wieso können sich diese dort stabilisieren?
[^4]: Was ist Skalenlänge?
[^5]: Was ist eine radiale Abhängigkeit des Plasmadrucks und wieso verursacht sie einen senkrechten Verlauf der Driftwellen relativ zu den Flussflächen?