Plenarvorträge - DPG-Tagungen

Plasmaphysik Montag
P 3.26 Mo 17:45 Foyer
Vergleich von Wasserstoff- und Deuteriumentladungen in einer
Quelle für negative Ionen — •M. Regler, U. Fantz und K. Behringer
— Lehrstuhl für Experimentelle Plasmaphysik, Institut
Für die Neutralteilchenheizung von Fusionsplasmen spielen Ionenquellen
eine wichtige Rolle. An einer Testanlage zu Erzeugung negativer Ionen
(BATMAN, RF-Plasma) wurden Wasserstoff- und Deuteriumentladungen
unter Verwendung optischer Emissionsspektroskopie untersucht und
die so zugänglichen Plasmaparameter (Teilchentemperaturen, Teilchendichten)
bestimmt. Zum Einsatz kamen mehrere Übersichtsspektrometer,
um sowohl einen großen Wellenlängenbereich (200 bis 850 nm) erfassen
zu können, als auch Informationen über die zeitliche Entwicklung
der Entladungen zu erhalten. Dabei wurden Variationen der Parameter
Druck und Heizleistung ebenso vorgenommen, wie eine Beimischung
von Diagnostikgas (Argon, Helium). Die Ergebnisse von Wasserstoff und
Deuterium werden bei gleichen Randbedingungen verglichen. Da die
Heizung zukünftiger Fusionsexperimente mit Deuterium erfolgt, ist die
Übertragbarkeit der Ergebnisse von Wasserstoff- auf Deuteriumbetrieb
von besonderer Relevanz.
P 3.27 Mo 17:45 Foyer
Generation of negative hydrogen ions in a magnetic multipole
plasma source with combined inductive and capacitive high frequency
excitation — •Thomas Mosbach, H.-M. Katsch, and H.F.
Döebele — Universität Duisburg-Essen, Standort Essen, Institut für
Experimentelle Physik, D-45117 Essen
Negative hydrogen and deuterium ions extracted from plasma sources
have the potential for high-current charged and neutral particle beams
for accelerator systems. Negative ions in the MeV energy range are of
particular relevance for neutral beam plasma heating in fusion devices.
Magnetic multipole plasma sources with filaments have been found to
have a high content of negative ions. Plasma ion sources for long-term
operation in fusion related research require, however, electrodeless excitation
for various reasons. Inductively excited plasma sources generate
ions but due to the absence of a high-energetic electronic component in
the EEDF those sources do not operate at optimum. A combined inductive
and capacitive high frequency excitation has the perspective to
obtain both a high plasma density and high-energy electrons. The highenergy
electron group provides a suprathermal population of the rovibronic
states of the hydrogen molecules in the electronic ground state.
Dissociative attachment of low-energy electrons to the molecules leads
to the desired negative ions. We present results on the detection of vibrationally
excited electronic ground-state molecules by laser induced
fluorescence with VUV radiation.
This work is supported by the Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG.
P 3.28 Mo 17:45 Foyer
Dichtebestimmung negativer Sauerstoffionen in einer gepulsten
RF-Entladung in Argon / Sauerstoff-Gemischen mit induktiver
Einkopplung — •C. Manthey, A. Wagner, H. M. Katsch und H.
F. Döbele — Fachbereich Physik, Universität Duisburg-Essen
P 5 Magnetischer Einschluss I
In einer gepulsten Sauerstoff-Radiofrequenzentladung mit induktiver
Einkopplung (GEC Typ) wurde die Dichte der negativen Sauerstoffionen
während der Entladung mit Cavity-Ringdown und in der Abklingphase
mit Photodetachment untersucht. Durch Vergleich mit Rechnungen
konnten aus dem zeitlichen Verhalten der positiven und negativen Ladungsträgerdichten
im Afterglow der Entladung die wesentlichen Verlustprozesse
der negativen Ionen identifiziert werden.
Entgegen den Erwartungen sind Argon / Sauerstoff-Gemische bis zu
Mischungen Argon zu Sauerstoff von 8 zu 2 stark elektronegativ. Es wird
ein Anstieg der Dichte der negativen Ionen mit abnehmendem O2-Anteil
beobachtet. Diese Beobachtung ist unerwartet, da nach Modellrechnungen
von Lee und Lieberman die absolute Dichte der negativen Ionen
mit abnehmendem O2-Anteil und zunehmender Plasmadichte abnehmen
sollte. Bei Plasmadichten im Bereich 10 11 cm −3 und größer ist der Hauptverlustprozess
für negativen Ionen durch Rekombination mit den positiven
Ladungsträgern gegeben. Somit dürfte mit zunehmenden Argonanteil
und ansteigender Plasmadichte die Dichte der negativen Ionen nicht weiter
zunehmen. Offensichtlich wird ein weiterer Erzeugungskanal für die
negativen Ionen mit zunehmenden Argonanteil wirksam.
Gefördert im Forscherverbund ”Analyse und Modellierung der Einwirkung
gepulster Plasmen auf Oberflächen” vom BMBF (FKZ 13N8052).
P 3.29 Mo 17:45 Foyer
Analytical Model for an ICP Discharge in Hydrogen — •V.A.
Kadetov and U. Czarnetzki — Institute for Plasma and Atomic
Physics, Faculty for Physics and Astronomy, Ruhr-University Bochum,
44780 Bochum
A simple model for a low pressure ICP discharge at 13.56 MHz in
hydrogen is presented. Although the model is simple enough to allow a
full analytical calculation, it still describes the relevant discharge physics
reasonably well to show good agreement with measurement over a wide
range of parameters. Small deviations can easily be related to and explained
by simplifying assumptions made in the model. The model has
three modules for the discharge physics, the electrical coupling with the
RF antenna and the sheath in front of grounded walls. Residual capacitive
coupling in the ICP mode is included in the model. The most important
assumptions are Maxwellian electron energy distribution and homogeneous
electron temperature. While the former assumption was confirmed
by measurement, the latter is not exactly correct and results in some
small deviations. Input parameters are the neutral gas pressure and temperature
and the power from the RF generator. Further, the geometry
of the antenna and the discharge chamber and the resistance of the RF
antenna and the matching unit are required. We calculate the electron
temperature, the plasma density (spatially resolved), electric fields and
potentials in the sheath (temporally resolved), the ion energy distribution
function and the transition between ICP and CCP mode.
Zeit: Dienstag 10:30–12:30 Raum: Hörsaal D
Fachvortrag P 5.3 Di 11:30 Hörsaal D
NTM Control via Sawtooth Tailoring in ASDEX Upgrade
— •Anja Mueck 1 , Timothy Goodman 2 , Marc Maraschek 1 ,
François Ryter 1 , Hartmut Zohm 1 , and ASDEX Ugrade
Team 1 — 1 MPI für Plasmaphysik, D-85748 Garching, Germany,
EURATOM-Ass. — 2 CRPP EPFL, Association Euratom, CH-1015
Lausanne
In hot fusion plasmas, core magnetohydrodynamic modes like the socalled
sawtooth instability can occur. During a sawtooth crash, a slow rise
in plasma temperature is followed by a rapid crash. In the crash phase,
the hot plasma center is thrown out into colder outer plasma regions.
The control of the sawtooth instability is of great relevance for future
reactor-grade devices such as ITER. Besides the influence on the fusion
power output, the stabilizing effect of α-particles, created in D-T fusion
processes, is expected to lead to sawtooth stabilization. The sawteeth
connected with long sawtooth periods might act as a trigger for another
instability, the so-called neoclassical tearing modes (NTMs). NTMs lead
to a limit in the plasma beta, a value measuring the plasma pressure
normalized to the magnetic field pressure.
The influence of the injection geometry of neutral beam heating on
the sawtooth period will be discussed as well as sawtooth control by local
electron cyclotron resonance heating and current drive. In ASDEX
Upgrade, the prevention of triggering NTMs and possible increase in
beta, as has been indicated in JET, will be presented.
Fachvortrag P 5.4 Di 11:50 Hörsaal D
Stationary ELM-free H-mode in ASDEX Upgrade — •W.
Suttrop 1 , T. Kurki-Suonio 2 , A. Stäbler 1 , G.D. Conway 1 ,
M. Maraschek 1 , C.F. Maggi 1 , H. Meister 1 , and R. Neu 1 for
the ASDEX Upgrade Team collaboration — 1 Max-Planck-Institut
für Plasmaphysik, EURATOM Association, D-85740 Garching —
2 Euratom-TEKES Association, Helsinki University of Technology,
FIN-02015 HUT
The planned first reactor-size fusion experiment ITER (International
Thermonuclear Experimental Reactor) will rely on the High Confinement