Nachwuchswettbewerb Fusionstalente

SOLARIS

Scrape-off Layer Analysis and Refinement in Stellarators

Motivation

Stellaratoren, eine Art magnetisch eingeschlossener Fusionsreaktor, gehören zu den führenden Konzepten im Rennen um ein Fusionskraftwerk. Jüngste Fortschritte in der Stellarator-Optimierung haben zu Designs geführt, die Tokamaks in bestimmten Bereichen leistungsmäßig überlegen sein könnten. Der Fortschritt beim Verständnis und Optimierung des Wärme- und Teilchenabfuhr in einem Stellarator-Reaktor bleibt jedoch hinter dem der Tokamaks zurück. Die zugrundeliegende Physik ist ein komplexer multiskaliger Prozess, der numerisch herausfordernd ist und experimentell nur schwer angemessen diagnostiziert werden kann. Dennoch ist ihr Verständnis entscheidend, um sowohl strukturelle Schäden am Reaktor zu vermeiden als auch eine stabile Energieerzeugung aufrechtzuerhalten.

Ziele und Vorgehen

Das Hauptziel besteht darin, das Verständnis der Wärme- und Teilchenabfuhr in Stellaratoren auf das Reifegradniveau zu bringen, das für die Konstruktion und Optimierung zukünftiger Stellarator-Reaktoren erforderlich ist. Dies umfasst einen kombinierten modellbasierten und experimentellen Ansatz: Zielgerichtete Experimente mit neuen Diagnostiken werden am Stellarator Wendelstein 7-X (Greifswald, DE) durchgeführt. Diese Daten dienen anschließend als Grundlage zur Validierung schrittweiser Verbesserungen unserer Simulationsfähigkeiten. Schließlich werden Simulationen im Reaktormaßstab hinzugefügt, um einfachere Skalierungen zu untersuchen, die in einer ersten Optimierungsphase des Reaktordesigns genutzt werden können.

Innovation und Perspektiven

Sobald diese Modelle validiert sind, können sie sowohl an öffentlichen als auch privaten („Start-ups“) Institutionen genutzt werden, um Stellarator-Fusionsreaktoren mit größeren Vertrauen zu entwerfen.

PROJEKTDETAILS

Projektlaufzeit: 01.06.2025 - 31.05.2030
Projektvolumen: 4,0 Mio. Euro (zu 100 % durch das BMFTR gefördert)

PROJEKTKOORDINATION

Dr. Victoria R. Winters
Universität Greifswald
17489 Greifswald

✉ victoria.winters@ipp.mpg.de

PROJEKTPARTNER

Universität Greifswald
Greifswald