Nachwuchswettbewerb Fusionstalente

SHIELD

Suppression of harmful instabilities in extreme laser-driven plasmas

Motivation

Seit Beginn der Fusionsforschung sind Instabilitäten ein zentrales Problem. Durch sie werden die für die Fusion benötigten Bedingungen entweder gar nicht oder nicht lange genug erreicht. Insbesondere im Bereich der Laserfusion führen Instabilitäten in der Wechselwirkung zwischen Laser und Plasma zu einem enormen Effizienzverlust. Entweder wird das Laserlicht reflektiert, anstatt das Plasma zu komprimieren, oder es kommt zu einer ungleichmäßigen oder nicht ausreichenden Kompression des Plasmas. Schließlich wird so viel mehr Energie benötigt, um die Fusionsreaktion zu starten, dass der Betrieb eines Fusionskraftwerks mit Instabilitäten entweder gar nicht möglich ist oder bestenfalls unwirtschaftlich wird.

Ziele und Vorgehen

Instabilitäten können durch Frequenzänderungen des treibenden Lasers entgegengewirkt werden. Gleichzeitig eröffnen mehr treibende Frequenzen aber auch mehr Resonanzmöglichkeiten im Plasma, wodurch Instabilitäten weiter verstärkt werden können. Ziel dieses Antrags ist es herauszufinden, wie sich Laser-Plasma-Instabilitäten abschwächen lassen. Dazu werden verschiedene Instabilitäten einzeln untersucht, um den Einfluss verschiedener Faktoren des treibenden Laserpulses auf das Wachstum der Instabilitäten zu verstehen.

Innovation und Perspektiven

Das Verständnis von Instabilitäten und die Möglichkeit, ihnen effektiv entgegenzuwirken, sind eine Voraussetzung für den wirtschaftlichen Betrieb eines Fusionskraftwerks. Darüber hinaus wird das Forschungsvorhaben Anforderungen an die benötigten Lasersysteme definieren, sodass die Laserentwicklung besser auf den zukünftigen Bedarf abgestimmt werden kann.

PROJEKTDETAILS

Projektlaufzeit: 01.07.2026 - 30.06.2031
Projektvolumen: 3,0 Mio. € (zu 100 % durch das BMFTR gefördert)

PROJEKTKOORDINATION

Prof. Dr. rer. nat. Stephan Kuschel
Technische Universität Darmstadt -
Fachbereich Physik - Institut für Kernphysik -
AG Laborastrophysik

✉ stephan.kuschel@tu-darmstadt.de

PROJEKTPARTNER

Technische Universität Darmstadt
Darmstadt