Nachwuchswettbewerb Fusionstalente

SOLTBOUND

Vorhersagefähige Lösungen für den turbulenten Plasmarand von Tokamak- und Stellaratorreaktoren

Motivation

Das optimale Design von Fusionskraftwerken, die auf magnetischem Einschluss basieren, profitiert stark von digitalen Modellen für das Plasma. Die Größe und Kosten von Tokamaks und Stellaratoren werden dabei wesentlich durch Turbulenz bestimmt. Während sie im Kern eines Tokamaks bereits gut durch Simulationen auf Hochleistungsrechnern verstanden ist, könnten Stellaratoren bei ausreichender Optimierung stabiler und leistungsfähiger sein. Darüber hinaus ist der Plasmarand entscheidend für den Einschluss, die Wärmebelastung der Wandkomponenten und die Ableitung von Verunreinigungen. Die erfolgreiche Modellierung der Plasmarandturbulenz ist der letzte fehlende Baustein, um Fusionsreaktoren komplett digital optimieren zu können.

Ziele und Vorgehen

Wir bauen auf eigener Grundlagenforschung auf, mit der wesentliche Grundsatzfragen geklärt wurden: Handhabung der komplexen magnetischen und Wandgeometrie, Berücksichtigung großer Fluktuationen, der Plasma-Wand-Wechselwirkung etc. Die verschiedenen Entwicklungen werden in einem großen Softwarepacket zusammengebracht und an wesentlichen, reaktornahen Experimenten validiert: den Tokamaks ASDEX Upgrade und SPARC, und dem Stellarator Wendelstein 7-X.

Innovation und Perspektiven

Am Ende des Projekts streben wir die Bereitstellung eines Softwarepakets an, mit dem sich die wichtigsten Größen in Tokamak- und Stellarator-Fusionsreaktoren vorhersagen lassen – ein digitaler Zwilling. Die industrielle Nutzung soll noch im Rahmen des Projekts beginnen und nach Abschluss deutlich ausgeweitet werden, um die Konstruktion und den Bau kommerzieller Fusionsreaktoren durch Optimierung in der virtuellen Umgebung erheblich zu beschleunigen.

PROJEKTDETAILS

Projektlaufzeit: 01.04.2026 - 31.03.2031
Projektvolumen: 2,6 Mio. Euro (zu 100 % durch das BMFTR gefördert)

PROJEKTKOORDINATION

Dr. Wladimir Zholobenko
Max-Planck-Institut für Plasmaphysik
Boltzmannstraße 2
85748 Garching

✉ wladimir.zholobenko@ipp.mpg.de

PROJEKTPARTNER

Max-Planck-Institut für Plasmaphysik
Garching