Integrierte Tokamak-Modellierung und -Simulation (ITMS)

Das Grundthema dieses Projektes ist die integrierte theoretisch-numerische Behandlung von Fu-sions- Magneteinschlusskonfigurationen vom Tokamak-Typ ("Integrierte Tokamak-Modellierung und -Simulation, ITMS"). Darunter verstehen wir eine hinreichend selbstkonsistente Beschrei-bung des gesamten Tokamakplasmas von der Wand bis zum Plasmazentrum, die also Haupt- und Randschichtplasma unter Beruecksichtigung der Divertor- und Pedestalphysik einschliesst. Das Projekt bezweckt 1.) die Erstellung geeigneter ITMS-Programmpakete und 2.) mittels die-ser die Durchfuehrung interpretativer und praediktiver Simulationen für bestehende Tokamaks (vor allem ASDEX Upgrade in Garching und JET in Culham), sowie praediktiver Simulationen fuer geplante Tokamaks der naechsten Generation (ITER). Die angestrebten ITMS-Programmpa-kete sollen auf Grundlage bereits gut eingefuehrter magnetohydrodynamischer Programme erstellt werden. Waehrend derzeit die Randschichtprogramme zwei-, die Hauptplasmaprogramme aber eindimensionale Geometrie aufweisen, ist hier durchgehend zweidimensionale Modellierung vorgesehen. Zur Erreichung dieser Ziele sehen wir den "vereinheitlichten" integrierten Zugang vor, bei dem der Gueltigkeitsbereich eines existierenden zweidimensionalen Randschichtprogrammes (voraus-sichtlich B2-SOLPS) bis zum Plasmazentrum erweitert wird, und nicht den "modularen", bei dem bestehende Hauptplasma- und Randschichtprogramme an einer gemeinsamen Grenzfläche anein-ander gekoppelt werden. Zusaetzlich wird im Randschicht- und/oder im Hauptplasmabereich mit-tels existierender Unterprogramme zusaetzliche Physik (wie z.B. Neutralen- oder Verunreini-gungstransport) eingebracht. Wesentliches Augenmerk soll auf die Verbesserung von Randbedin-gungen und anomalen Transportkoeffizienten sowie auf die Implementierung von Driften, Stroe- men und radialen elektrischen Feldern gelegt werden. Das so entwickelte ITMS-Programmpaket wird die Untersuchung von Phaenomenen gestatten, die prinzipiell einen vereinheitlichten integrierten Zugang erfordern und sich daher mit existieren-den Programmpaketen nicht befriedigend behandeln lassen. Dazu zaehlen die Brennstoffzufuhr durch Pelleteinschuss oder Gaseinblasen, das Heliumpumpen, die Verunreinigungsanhaeufung im Hauptplasma sowie am Plasmarand lokalisierte Schwingungen ("ELMs"). Die mit dem neuen Programmpaket gewonnenen Ergebnisse sollen anhand von Ergebnissen anderer existierender in-tegrierter (jedoch modularer) Pakete (COCONUT and CORSICA 2) validiert werden. Dieses Projekt ist als erster Schritt eines Langzeit-ITMS-Forschungsprogrammes gedacht und soll in enger Zusammenarbeit mit zahlreichen Experten aus mehreren einschlägigen Modellier- und Experimentalgruppen durchgeführt werden.

Das Grundthema dieses Projektes ist die integrierte theoretisch-numerische Behandlung von Fu-sions- Magneteinschlusskonfigurationen vom Tokamak-Typ ("Integrierte Tokamak-Modellierung und -Simulation, ITMS"). Darunter verstehen wir eine hinreichend selbstkonsistente Beschrei-bung des gesamten Tokamakplasmas von der Wand bis zum Plasmazentrum, die also Haupt- und Randschichtplasma unter Beruecksichtigung der Divertor- und Pedestalphysik einschliesst. Das Projekt bezweckt 1.) die Erstellung geeigneter ITMS-Programmpakete und 2.) mittels die-ser die Durchfuehrung interpretativer und praediktiver Simulationen für bestehende Tokamaks (vor allem ASDEX Upgrade in Garching und JET in Culham), sowie praediktiver Simulationen fuer geplante Tokamaks der naechsten Generation (ITER). Die angestrebten ITMS-Programmpa-kete sollen auf Grundlage bereits gut eingefuehrter magnetohydrodynamischer Programme erstellt werden. Waehrend derzeit die Randschichtprogramme zwei-, die Hauptplasmaprogramme aber eindimensionale Geometrie aufweisen, ist hier durchgehend zweidimensionale Modellierung vorgesehen. Zur Erreichung dieser Ziele sehen wir den "vereinheitlichten" integrierten Zugang vor, bei dem der Gueltigkeitsbereich eines existierenden zweidimensionalen Randschichtprogrammes (voraus-sichtlich B2-SOLPS) bis zum Plasmazentrum erweitert wird, und nicht den "modularen", bei dem bestehende Hauptplasma- und Randschichtprogramme an einer gemeinsamen Grenzfläche anein-ander gekoppelt werden. Zusaetzlich wird im Randschicht- und/oder im Hauptplasmabereich mit-tels existierender Unterprogramme zusaetzliche Physik (wie z.B. Neutralen- oder Verunreini-gungstransport) eingebracht. Wesentliches Augenmerk soll auf die Verbesserung von Randbedin-gungen und anomalen Transportkoeffizienten sowie auf die Implementierung von Driften, Stroe- men und radialen elektrischen Feldern gelegt werden. Das so entwickelte ITMS-Programmpaket wird die Untersuchung von Phaenomenen gestatten, die prinzipiell einen vereinheitlichten integrierten Zugang erfordern und sich daher mit existieren-den Programmpaketen nicht befriedigend behandeln lassen. Dazu zaehlen die Brennstoffzufuhr durch Pelleteinschuss oder Gaseinblasen, das Heliumpumpen, die Verunreinigungsanhaeufung im Hauptplasma sowie am Plasmarand lokalisierte Schwingungen ("ELMs"). Die mit dem neuen Programmpaket gewonnenen Ergebnisse sollen anhand von Ergebnissen anderer existierender in-tegrierter (jedoch modularer) Pakete (COCONUT and CORSICA 2) validiert werden. Dieses Projekt ist als erster Schritt eines Langzeit-ITMS-Forschungsprogrammes gedacht und soll in enger Zusammenarbeit mit zahlreichen Experten aus mehreren einschlägigen Modellier- und Experimentalgruppen durchgeführt werden.