Wie genau bewegen sich eigentlich einzelne Teilchen in Fusionsplasmen? - Teil 2
Diese Simulation wirft einen Blick in den Tokamak ASDEX Upgrade und zeigt den Weg von zwei „schnellen“ Wasserstoff-Ionen (in diesem Fall Deuterium-Kerne). Sie werden am Anfang der Animation durch Neutralteilcheninjektion in den Vakuumbehälter geschossen, um das Plasma aufzuheizen. Wir sehen die Bewegung des Gyrozentrums der Teilchen. Die schraubenförmige Gyrationsbewegung ist hier herausgemittelt. Der erste Teil des Video zeigt ein „passierendes“ Ion (passing), das zweite ein „gefangenes“ (trapped).
Was ist der Unterschied? Zum Zentrum des großen Radius hin (Loch des Donuts) wird die Magnetfeldstärke im Tokamak immer größer. Die Gyrationsbewegung der Teilchen bewirkt, dass es eine maximale Magnetfeldstärke (bestimmt von den Injektionsbedingungen) gibt, die das Teilchen nicht überschreiten kann. Liegt diese maximale Magnetfeldstärke höher als die im Plasma vorkommenden Stärken, handelt es sich um ein passierendes Teilchen, welches annähernd den Magnetfeldlinien folgt. Andernfalls bezeichnet man es als gefangenes oder "Bananenteilchen" - aufgrund der Form der Bewegung im Schnitt des Torus. Die Existenz der gefangenen Teilchen verändert das Verhalten des gesamten Plasmas maßgeblich.
Das Teilchen wurde vom IPP-Doktoranden David Kulla mit Hilfe des BEAMS3D-Codes simuliert, welcher am IPP von Samuel Lazerson entwickelt wird. Die Animation wurde in Blender erstellt.