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Heizungs- und Stromtriebsysteme
Die Plasmaheizung an ITER dient einerseits dem Erreichen der für das Einsetzen des
Brennprozesses notwendigen Temperaturen und andererseits der anschließenden Kontrolle des
brennenden Fusionsplasmas. Dazu gehören die Unterdrückung von Instabilitäten und auch der
Stromtrieb mit dem Ziel, den induktiven Plasmastrom zumindest teilweise zu ersetzten.
Auf diesem Gebiet sind hauptsächlich die beiden TEC-Partner FOM und ERM/KMS aktiv. Das
niederländische FOM-Institut betreibt an TEXTOR die Mikrowellen-Heizung (resonante Heizung der
Plasmaelektronen), die auch zum Stromtrieb eingesetzt werden kann. Mit dieser Heizmethode ist es
gelungen, mit dem DED kontrolliert angeregte "Tearing-Moden" wieder zu stabilisieren. Derzeit wird
an einem kombinierten Heiz- und Messverfahren gearbeitet, das die Detektion und anschließende
Stabilisierung der Mode mit einem einzigen Instrument erlauben würde. Das TEC ist an der
Entwicklung einer fernsteuerbaren ECRH-Antenne für eine der oberen ITER-Öffnungen beteiligt.
Die belgischen TEC-Partner betreiben die Hochfrequenzheizung (resonante Heizung von
Plasmaionen) an TEXTOR. In Anlehnung an die Antennen, die für ITER vorgesehen sind und auch an
JET erprobt werden sollen, wurde in TEXTOR eine neue Antenne eingebaut, um die Kopplung
zwischen Antenne und Plasma untersuchen zu können. In 2005 soll diese Antenne erstmalig
eingesetzt werden, um anschließend mit den Experimenten an JET eine Extrapolation zur
entsprechenden ITER-Heizung möglich zu machen.
Fusionstechnologie
Neben den Vorbereitungen für ITER strebt das Fusionsforschungsprogramm an, die Technologien zu
entwickeln, die für ein Fusionskraftwerk notwendig sind. Der Schritt nach ITER wird das
Demonstrations-Fusionskraftwerk DEMO sein. Das Hauptgewicht in der Fusionstechnologie liegt auf
der Entwicklung der inneren Wandkomponenten und deren Strukturmaterialien. Ein wesentlicher Teil
der in Jülich durchgeführten ITER-spezifischen Material-Aktivitäten hat gleichzeitig deutliche Relevanz
auch für zukünftige Fusionsanlagen wie z.B. DEMO (siehe Bericht zum Programmthema ITER); dies
gilt insbesondere für thermomechanische Untersuchungen an dem Hoch-Z-Material Wolfram und
seinen Legierungen, für die Entwicklung von Fügeschichten mit gradierten Übergängen im System
Wolfram-Kupfer sowie für die Errichtung der neuen Testanlage JUDITH 2.
Im Berichtsjahr wurden zudem Untersuchungen zum Einfluss von implantiertem Helium auf die
Eigenschaften verschiedener Materialien (Eisen, EUROFER97, Kupfer, Wolfram) durchgeführt.
Insbesondere wurden Erholungseffekte bezüglich Versprödung durch das Anlassen der Proben
untersucht.
Tokamakphysik
Die Jülicher Beiträge zum Programmthema Tokamakphysik lassen sich folgendermaßen unterteilen:
(i) Verbesserungen des Tokamakprinzips, (ii) Plasmawandwechselwirkung, (iii) Konsolidierung und
Erweiterung der physikalischen Grundlagen für die Auslegung und den Betrieb von ITER, (iv)
Entwicklung von Plasmadiagnostiken und (v) theoretische Tokamakphysik. Diese Bestandteile des
Programmthemas zielen zunächst auf den Bau und Betrieb von ITER, beinhalten aber auch
weiterführende Aspekte der Nutzung der Fusion als Energiequelle, was den stationären Betrieb eines
Fusionskraftwerks erfordert.
Zur Durchführung des Programms steht im FZJ der Tokamak TEXTOR zur Verfügung, zu dessen
effizienterer Nutzung sich die Jülicher Forscher mit dem FOM Institute for Plasma Physics Rijnhuizen
in den Niederlanden und dem Laboratoire de Physique des Plasmas der ERM/KMS in Belgien zum
Trilateralen Euregio Cluster (TEC) zusammengeschlossen haben. Diese Zusammenarbeit erstreckt
sich inzwischen auch auf die gemeinsame Entwicklung und Auslegung von Diagnostiken und
Plasmaheizungen für ITER. Mit seiner flexiblen Instrumentierung ist TEXTOR ausgerichtet auf die
Untersuchung grundlegender Prozesse heißer Fusionsplasmen. Im Zuge der zunehmenden
Integration des europäischen bzw. weltweiten Fusionsprogramms werden Experimente nicht nur an
TEXTOR, sondern auch an JET, ASDEX Upgrade (IPP) und DIII-D (General Atomics, USA)
durchgeführt. Wesentliche Organisationshilfe bietet dabei die "International Tokamak Physics Activity"
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