Innsbrucker Sonde vermisst Plasma-Eruptionen
Die Kernfusion könnte eine ökonomisch und ökologisch sinnvolle Alternative zur fossilen Energieerzeugung darstellen. Noch in diesem Jahrhundert soll ihre Nutzung in erreichbare Nähe rücken. Die hunderte Millionen Grad heißen Plasmen in Fusionsreaktoren weisen besonders energiereiche Phasen auf, in denen es alles andere als ruhig zugeht: Heftige Ausbrüche am Rand des Plasma schleudern heißes Gas - ähnlich wie bei Eruptionen auf der Sonne - nach außen. Diese Ausbrüche zu untersuchen und zu verstehen ist ein wichtiges Ziel in der Erforschung der Fusionsenergie. Mit einer an der Universität Innsbruck entwickelten Sonde konnte ein internationales Team von Plasmaphysikern nun erstmals starke elektrische Ströme in den ausgeworfenen Filamenten aus Plasma nachweisen.
Turbulenzen exakt vermessen
Die Vermessung von Plasmen ist eine Kunst für sich. Für eine angemessene Beschreibung dieses vierten Zustands der Materie ist die möglichst genaue Kenntnis nicht nur von Dichten, Temperaturen oder Strömungsgeschwindigkeiten wie in normalen Gasen nötig, sondern auch von elektrischen und magnetischen Feldern. Im Labor für Plasmaphysik von Roman Schrittwieser am Institut für Ionenphysik und Angewandte Physik wurde diese Kunst in den vergangenen Jahren mit der Entwicklung und Erforschung neuartiger Plasmasonden zur Perfektion gebracht. Codrina Ionita, Franz Mehlmann und ihre Mitarbeiter entwickelten dort eine Sonde, die gleichzeitig am selben Ort im Plasma elektrische und magnetische Felder mit hoher zeitlicher Auflösung messen kann. Damit können turbulente Störungen und Instabilitäten sehr genau vermessen werden. Diese Innsbrucker Sonde kam nun für Messungen von Magnetfeldern am Fusionsexperiment ASDEX Upgrade in Garching bei München zum Einsatz. Ein Team von Wissenschaftlern aus Garching, Innsbruck, Padua und Roskilde konnte daraus erstmals die Struktur und Stärke von elektrischen Strömen in den Plasmafilamenten nach einem heftigen Ausbruch ("Edge localised mode") vom Rand des Plasmes bestimmen. Die Ergebnisse wurden nun in der Fachzeitschrift Physical Review Letters veröffentlicht und liefern Erkenntnisse zu einem besseren theoretischen Verständnis der Eruptionen.