NWO-I

NWO - Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek - print-logo

URL voor deze pagina :
https://www.nwo-i.nl/fom-historie/jaarverslagen/hoogtepunten/hoogtepunten2013/energetische-ionen-onderdrukken-turbulentie-in-plasma-nr-120/

Geprint op :
10 december 2018
23:41:56

Goed nieuws voor de toekomst van  fusie-energie: energetische ionen onderdrukken turbulentie die verantwoordelijk is voor het 'weglekken' van energie in tokamakreactoren. Deze conclusie trekken de onderzoekers van dit FOM-programma nadat zij uitgebreide berekeningen deden op basis van kinetische modellen voor plasmaturbulentie. Dit soort berekeningen vereisen een enorme rekencapaciteit. Daarom gebruiken de onderzoekers de nieuwste generaties supercomputers.

De berekeningen tonen aan dat energetische ionen zorgen voor een sterkere koppeling van de turbulentie met grootschalige stromingen in het plasma, de zogenaamde zonal flows. De structuur van deze stromingen is te vergelijken met de banden in de atmosfeer van de planeet Jupiter. Dankzij een sterkere koppeling nemen zonal flows toe, waardoor de turbulentie afneemt. Daardoor kan energie vanuit het hete centrum van het plasma minder gemakkelijk weglekken naar de koele rand van de reactor, waar deze energie verloren zou gaan.  

Opgeloste puzzel
De vondst lost een openstaande puzzel in het tokamakonderzoek op: onderzoekers zagen in de JET-tokamak dat minder energie naar de reactorwand stroomde in ontladingen met hoge rotatie, dan in vergelijkbare ontladingen met minder rotatie. Uit berekeningen bleek dat dit verschil in energietransport deels aan de rotatie zelf lag, maar dat was niet voldoende om de grootte van het verschil te verklaren. De energetische ionen die aanwezig zijn in de onderzochte roterende plasma's blijken het ontbrekende stukje in deze puzzel.

De onderzoekers verwachten dat energetische alfadeeltjes, het product van fusiereacties, dezelfde rol kunnen spelen als de energetische ionen in de JET-experimenten. Ook alfadeeltjes zouden dus het ongewenste energietransport naar de reactorwand kunnen verlagen. Dat betekent dat in bepaalde scenario’s in de kern van de toekomstige fusiereactor ITER een hogere energievermenigvuldiging kan worden bereikt dan tot nu werd gedacht.

Het is nog niet duidelijk hoe energetische ionen de sterke koppeling tussen turbulentie en zonal flows veroorzaken. Dit mechanisme is onderwerp van verdere studie.