Modellierung und Simulation von Plasma-Phänomenen

Kernfusion ist die Energie der Sonne und der Sterne. Die Temperatur im Inneren der Sonne beträgt ca. 15 Millionen Grad Celsius. Um Kernfusion auf der Erde zu erreichen, sind Temperaturen bis zu 150 Millionen Grad notwendig. Kein Material könnte dem direktem Kontakt mit einem derart heißen Plasma standhalten. Im Tokamak (wie z.B. JET und ITER) wird das Plasma von starken Magnetfeldern eingeschlossen und somit von der ersten Wand ferngehalten.

Um unerwünschte Effekte wie den Zusammenbruch des Plasmas durch Wärmeverlust oder Schäden der ersten Wand durch Teilchenbombardement zu vermeiden, werden bei Experimenten in europäischen Tokamaks wie z.B. JET (CCFE, United Kingdom), ASDEX Upgrade (IPP Garching), TCV (EPFL, Lausanne) etc. Daten über das Verhalten des Plasmas unter bestimmten Bedingungen gesammelt. Diese Daten dienen als Input für zielgerichtete Modellierung und Simulationen des ITER Plasmas, um dessen Eigenschaften möglichst genau beschreiben und vorhersagen zu können. Die dafür verwendeten Computer Codes werden laufend optimiert und weiterentwickelt. Viele Plasmaphänomene können aufgrund der großen Datenmengen erst mit den heute verfügbaren leistungsfähigen Computern simuliert werden.