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Experimental study of the zonal-flow dynamics in the magnetised plasmas of the stellarator experiment TJ-K
Paperback

Experimental study of the zonal-flow dynamics in the magnetised plasmas of the stellarator experiment TJ-K

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Die Einschlussqualitat von Plasmen in toroidalen Magnetfeldern wird massgeblich durch den turbulenten Transport senkrecht zum Magnetfeld limitiert. Zonalstroemungen sind dabei fur die Fusionsforschung von grosser Bedeutung, da vermutet wird, dass sie mit der Bildung von Transportbarrieren in Zusammenhang stehen. Diese mesoskopischen Scherstroemungen tragen auf Grund ihrer Symmetrie nicht zum turbulenten Transport bei und koennen durch Verscherung von Wirbeln den radialen Transport unterdrucken. Dabei werden Zonalstroemungen in einem Selbstorganisationsprozess von der umgebenden Plasmaturbulenz generiert indem Wirbel durch die Zonalstroemung verkippt werden, was die Scherstroemung weiter antreibt. Ein Mass fur die Verkippung ist der sogenannte Reynolds-Stress, wobei der radiale Gradient des Flussflachenmittels die Antriebskraft der Zonalstroemung darstellt. Die Dynamik gleicht dabei einer Rauber-Beute-Beziehung, bei der die Driftwellen die Beute fur die Zonalstroemungen sind. In Fusionsexperimenten konnte beim spontanen UEbergang in ein verbessertes Einschlussregime (H-Mode) ein verstarktes Auftreten von Zonalstroemungen mit den charakteristischen Rauber-Beute-Oszillationen nachgewiesen werden. Die Rolle und die genaue Wirkungsweise der Zonalstroemungen bei dieser Bifurkation des Plasmaeinschlusses sind jedoch ungeklart. Ein tieferes Verstandnis der Physik der Zonalstroemungen, speziell in komplexen Magnetfeldgeometrien, ist daher wunschenswert. Diese Arbeit beschaftigt sich vorwiegend mit der Untersuchung des Antriebsmechanismus von Zonalstroemungen, im Speziellen mit der Abhangigkeit von der Magnetfeldgeometrie und dem Einfluss der Kollisionalitat. Dazu wurden Messungen am Stellarator-Experiment TJ-K durchgefuhrt, in Plasmen, die dimensional ahnlich zu Randplasmen von Fusionsexperimenten sind. Die relativ geringen Plasmatemperaturen erlauben den Einsatz von Langmuir-Sonden im gesamten Einschlussgebiet. Mit einem poloidalen Sonden Array, bestehend aus 128 Sonden mit je 32 Sonden au

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Format
Paperback
Publisher
Cuvillier
Date
11 April 2019
Pages
194
ISBN
9783736999930

Die Einschlussqualitat von Plasmen in toroidalen Magnetfeldern wird massgeblich durch den turbulenten Transport senkrecht zum Magnetfeld limitiert. Zonalstroemungen sind dabei fur die Fusionsforschung von grosser Bedeutung, da vermutet wird, dass sie mit der Bildung von Transportbarrieren in Zusammenhang stehen. Diese mesoskopischen Scherstroemungen tragen auf Grund ihrer Symmetrie nicht zum turbulenten Transport bei und koennen durch Verscherung von Wirbeln den radialen Transport unterdrucken. Dabei werden Zonalstroemungen in einem Selbstorganisationsprozess von der umgebenden Plasmaturbulenz generiert indem Wirbel durch die Zonalstroemung verkippt werden, was die Scherstroemung weiter antreibt. Ein Mass fur die Verkippung ist der sogenannte Reynolds-Stress, wobei der radiale Gradient des Flussflachenmittels die Antriebskraft der Zonalstroemung darstellt. Die Dynamik gleicht dabei einer Rauber-Beute-Beziehung, bei der die Driftwellen die Beute fur die Zonalstroemungen sind. In Fusionsexperimenten konnte beim spontanen UEbergang in ein verbessertes Einschlussregime (H-Mode) ein verstarktes Auftreten von Zonalstroemungen mit den charakteristischen Rauber-Beute-Oszillationen nachgewiesen werden. Die Rolle und die genaue Wirkungsweise der Zonalstroemungen bei dieser Bifurkation des Plasmaeinschlusses sind jedoch ungeklart. Ein tieferes Verstandnis der Physik der Zonalstroemungen, speziell in komplexen Magnetfeldgeometrien, ist daher wunschenswert. Diese Arbeit beschaftigt sich vorwiegend mit der Untersuchung des Antriebsmechanismus von Zonalstroemungen, im Speziellen mit der Abhangigkeit von der Magnetfeldgeometrie und dem Einfluss der Kollisionalitat. Dazu wurden Messungen am Stellarator-Experiment TJ-K durchgefuhrt, in Plasmen, die dimensional ahnlich zu Randplasmen von Fusionsexperimenten sind. Die relativ geringen Plasmatemperaturen erlauben den Einsatz von Langmuir-Sonden im gesamten Einschlussgebiet. Mit einem poloidalen Sonden Array, bestehend aus 128 Sonden mit je 32 Sonden au

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Cuvillier
Date
11 April 2019
Pages
194
ISBN
9783736999930