Plasmadynamik und -diagnostik

Plasmaturbulenz, Wellen im Plasma, magnetischer Einschluss, Experimente am Torsatron TJ-K und Tokamak ASDEX Upgrade, Laborplasmen, Fusionsforschung

Forschungsschwerpunkte

Die Forschungsgruppe Plasmadynamik- und diagnostik befasst sich mit Fragestellungen der Fusionsforschung sowie grundlegenden Problemen von Laborplasmen.

Experimente und Computersimulationen werden zum Thema Energie- und Teilchentransport in Fusionsplasmen durchgeführt. Ziel ist ein besseres Verständnis der durch Plasmaturbulenz bedingten Verluste in toroidal eingeschlossenen Plasmen, die letztlich die Ökonomie eines Fusionskraftwerkes bestimmen.

Elektromagnetische Wellen werden in vielfältiger Weise zur Heizung und Diagnostik von Plasmen eingesetzt. In Experiment und Simulation werden die physikalischen Grundlagen von Propagation, Modenkonversion und Absorption der Wellen in magnetisierten und unmagnetisierten Plasmen untersucht.

Experimentiert wird am Torsatron TJ-K und dem großen Tokamak ASDEX Upgrade des MPI für Plasmaphysik (IPP) in Garching, sowie an der eigenen linearen Plasmaanlage FLIPS. Die Arbeiten umfassen den Bau von Diagnostiken, Planung und Durchführung der Experimente sowie die Anwendung moderner Analysetechniken auf die Daten.

Begleitend werden massive Computersimulationen angestellt. Dazu verfügt das Institut über den 3-dimensionalen Code IPF-FD3D für elektromagnetische Wellen im Plasma, über einen PIC-Code für die Interpretation von Plasmawellen und Plasmarandschicht, sowie den Plasmaturbulenzcode GEM3 des IPP zur Simulation der Plasmaturbulenz.

Experimente und Simulationscodes

Sie suchen? Wir bieten.
Wir bieten Bacherlor-, Master- sowie Doktorarbeiten zu aktuellen Themen der Plasmaforschung an. Ein Blick in ausgewählte Projekte vermittelt einen Eindruck über bisherige Themenschwerpunkte. Oder besuchen Sie auch unser Stellarator Experiment "TJ-K" im Labor. Sind Sie interessiert? Sprechen Sie uns an.

Publikationen

  1. 2024

    1. A. Köhn-Seemann, „Tutorial: Microwave Plasma Interactions“. Culham, UK, Januar 2024. [Online]. Verfügbar unter: https://ukaeaevents.com/uk-microwaves-in-beams-and-plasmas/
    2. A. Köhn-Seemann u. a., „EBW Experiments on the TJ-K Stellarator“. Culham, UK, Januar 2024. [Online]. Verfügbar unter: https://ukaeaevents.com/uk-microwaves-in-beams-and-plasmas/
  2. 2023

    1. L. A. Holland, A. Köhn-Seemann, und R. G. L. Vann, „Parametric dependence of microwave beam broadening by plasma density turbulence“, Nuclear Fusion, Mai 2023, doi: 10.1088/1741-4326/acc25e.
    2. M. W. Brookman u. a., „Broadening of microwave heating beams in the DIII-D tokamak by edge turbulence“, Nuclear Fusion, Bd. 63, Nr. 4, Art. Nr. 4, März 2023, doi: 10.1088/1741-4326/acbb8e.
    3. A. J. Coelho u. a., „Validation of GBS plasma turbulence simulation of the TJ-K stellarator“, Plasma Phys. Control. Fusion, Bd. 65, Nr. 8, Art. Nr. 8, 2023, doi: 10.1088/1361-6587/ace4f3.
    4. N. Müller, P. Manz, und M. Ramisch, „Nondiffusive particle transport in the stellarator experiment TJ-K“, Phys. Plasmas, Bd. 30, Nr. 9, Art. Nr. 9, 2023, doi: 10.1063/5.0156125.
    5. N. Dumérat, M. Ramisch, B. Schmid, und G. E. M. Tovar, „Investigation of the coupling between zonal flow activity and multi-scale turbulent phenomena at the stellarator TJ-K“, in Proc. of the 49th EPS Conference on Plasma Physics, in Proc. of the 49th EPS Conference on Plasma Physics, vol. 47, Fr\_MCF65. Bordeaux, France, Juli 2023.
    6. C. Vagkidis u. a., „Full-wave investigation of microwave propagation through plasma density inhomogeneities“, in Proc. of the 49th EPS Conference on Plasma Physics, in Proc. of the 49th EPS Conference on Plasma Physics, vol. 47, Fr-LTPD2. Bordeaux, France, Juli 2023.
    7. A. Köhn-Seemann, B. E. Eliasson, S. J. Freethy, L. A. Holland, und R. G. L. Vann, „Benchmarking full-wave codes for studying the O-SX mode conversion in MAST Upgrade“, in EPJ Web of Conferences, in EPJ Web of Conferences, vol. 277. 2023, S. 01010. doi: 10.1051/epjconf/202327701010.
    8. T. Wilson u. a., „Electron Bernstein Wave (EBW) Current Drive Profiles and Efficiency for STEP“, in EPJ Web of Conferences, E. Poli, Y. Liu, und V. Udintsev, Hrsg., in EPJ Web of Conferences, vol. 277. 2023, S. 01011. doi: 10.1051/epjconf/202327701011.
    9. S. Freethy u. a., „Microwave Current Drive for STEP and MAST Upgrade“, in EPJ Web of Conferences, E. Poli, Y. Liu, und V. Udintsev, Hrsg., in EPJ Web of Conferences, vol. 277. 2023, S. 04001. doi: 10.1051/epjconf/202327704001.
    10. E. Devlaminck, „A deep learning approach to the inverse microwave scattering problem for plasma tomography“, Master thesis, 2023.
    11. E. Villalobos Granados, „Investigation of the suprathermal electron population in the TJ-K stellarator using a pulse height analyzer“, Master thesis, 2023.
    12. I. Gediz, „Precise measurement and modelling of radiative transfer in TJ-K“, Master thesis, 2023.
    13. J. Joshi-Thompson, „A Neural network for the analysis of Langmuir probe characteristics“, Master thesis, 2023.
    14. C. Vagkidis u. a., „A machine learning approach to the inverse scattering problem“, November 2023. [Online]. Verfügbar unter: https://conferences.iaea.org/event/335/contributions/28992/contribution.pdf
    15. A. J. Coelho u. a., „Global Flux-Driven Simulations of Plasma Turbulence in the Boundary of Stellarators“, Denver, Colorado, USA, Oktober 2023.
    16. A. Köhn-Seemann, „Aktuelles Aus Der Fusionsforschung“, Online, Oktober 2023.
    17. M. Henderson u. a., „The Concept Design Of The STEP Heating And Current Drive System“, London, UK, Oktober 2023.
    18. S. J. Freethy u. a., „The STEP Microwave Heating and Current Drive System“, London, UK, Oktober 2023.
    19. R. Sarkis, M. Ramisch, B. Schmid, und G. Tover, „Impact of density and potential coupling on turbulent particle and momentum  transport in TJ-K plasmas“, August 2023. [Online]. Verfügbar unter: https://indico.fusenet.eu/event/47/
    20. M. Henderson u. a., „Option-Engineering Assessment of the STEP Heating and Current Drive System“, Oxford, UK, Juli 2023.
    21. A. Köhn-Seemann, B. E. Eliasson, S. J. Freethy, L. A. Holland, und R. G. L. Vann, „Numerical studies of coupling to electron Bernstein waves in MAST Upgrade“, Juli 2023. [Online]. Verfügbar unter: https://epsplasma2023.eu
    22. A. Köhn-Seemann, „Fusionsforschung: Eine Einführung“, Online, Juni 2023.
    23. A. Köhn-Seemann, „Fusionsforschung – Die Sonne Auf Die Erde Holen“, Stuttgart, Germany, Mai 2023.
    24. A. Köhn-Seemann, B. E. Eliasson, S. J. Freethy, L. A. Holland, und R. G. L. Vann, „Simulations of the O-SX mode conversion in MAST Upgrade“, März 2023. [Online]. Verfügbar unter: https://www.dpg-verhandlungen.de/year/2023/conference/smuk/part/p/session/6/contribution/5
    25. I. Gediz und A. Köhn-Seemann, „Measurement and Modeling of radiation losses in the stellarator TJ-K“, Dresden, Germany, März 2023. [Online]. Verfügbar unter: https://www.dpg-verhandlungen.de/year/2023/conference/smuk/part/p/session/12/contribution/28
    26. E. Villalobos Granados und A. Köhn-Seemann, „Study of fast electrons population in the TJ-K stellarator“, Dresden, Germany, März 2023. [Online]. Verfügbar unter: https://www.dpg-verhandlungen.de/year/2023/conference/smuk/part/p/session/11/contribution/28
    27. E. Devlaminck, C. Vagkidis, M. Ramisch, und A. Köhn-Seemann, „Applying machine learning to the inverse scattering problem for experimental plasma profiles“, Dresden, Germany, März 2023. [Online]. Verfügbar unter: https://www.dpg-verhandlungen.de/year/2023/conference/smuk/part/p/session/11/contribution/3
    28. N. Dumérat und M. Ramisch, „Causal coupling between small-scale fluctuations and zonal flows at the stellarator TJ-K“, Dresden, Germany, März 2023. [Online]. Verfügbar unter: https://www.dpg-verhandlungen.de/year/2023/conference/smuk/part/p/session/12/contribution/26
    29. C. Vagkidis u. a., „Novel microwave interferometry approach for spatial plasma profile measurements“, Dresden, Germany, März 2023. [Online]. Verfügbar unter: https://www.dpg-verhandlungen.de/year/2023/conference/smuk/part/p/session/11/contribution/1
    30. J. Joshi-Thompson und M. Ramisch, „Neural Networks for the analysis of Langmuir probe characteristics“, Dresden, Germany, März 2023. [Online]. Verfügbar unter: https://www.dpg-verhandlungen.de/year/2023/conference/smuk/part/p/session/11/contribution/22
    31. R. Sarkis und M. Ramisch, „Interplay of turbulent density and momentum transport in TJ-K plasmas“, Dresden, Germany, März 2023. [Online]. Verfügbar unter: https://www.dpg-verhandlungen.de/year/2023/conference/smuk/part/p/session/12/contribution/19
    32. A. Köhn-Seemann, „Fusionsforschung“, Waiblingen, Germany, März 2023.
    33. A. Köhn-Seemann, „Physik Im Beruf: Beispiel Plasmaphysik & Kernfusion in Der Forschung“, Online, Februar 2023.
    34. A. Köhn-Seemann, B. E. Eliasson, S. J. Freethy, L. A. Holland, und R. G. L. Vann, „Simulation of the O-X mode conversion in MAST Upgrade“, Februar 2023.
    35. A. Köhn-Seemann, B. E. Eliasson, S. J. Freethy, L. A. Holland, und R. G. L. Vann, „Numerical studies of coupling to electron Bernstein waves in MAST Upgrade“, 2023.
  3. 2022

    1. A. Köhn-Seemann u. a., „Plasma electron acceleration in a non-resonant microwave heating scheme below the electron cyclotron frequency“, New Journal of Physics, Juni 2022, doi: 10.1088/1367-2630/ac747a.
    2. N. Müller, „Non-locality of particle transport in the stellarator TJ-K“, Bachelor thesis, 2022.
    3. H. Beeck, „Investigation into the spatial distribution of intermittency at the stellarator TJ-K“, Master thesis, 2022.
    4. N. Dumérat, B. Schmid, und M. Ramisch, „Causality analysis between turbulent phenomena across the separatrix at the TJ-K stellarator“, 2022. [Online]. Verfügbar unter: https://www.dpg-verhandlungen.de/year/2022/conference/mainz/part/p/session/19/contribution/27
    5. N. Dumérat, B. Schmid, und M. Ramisch, „Causality analysis of turbulent structures in the stellarator TJ-K“, 2022. [Online]. Verfügbar unter: https://www.epsplasma2022.eu/
    6. C. Vagkidis u. a., „Obtaining Line-Integrated Density and Spatial Profile of a Cylindrical Shaped Plasma from Interferometry“, 2022. [Online]. Verfügbar unter: https://indico.fusenet.eu/event/35/
    7. N. Dumérat, B. Schmid, und M. Ramisch, „Causal link between turbulent structures at the stellarator TJ-K“, 2022. [Online]. Verfügbar unter: https://indico.fusenet.eu/event/35/
  4. 2021

    1. T. Ullmann, B. Schmid, P. Manz, G. E. M. Tovar, und M. Ramisch, „Turbulent energy transfer into zonal flows from the weak to the strong flow shear regime in the stellarator TJ-K“, Physics of Plasmas, Bd. 28, Nr. 5, Art. Nr. 5, Mai 2021, doi: 10.1063/5.0039959.
    2. Y. Lin, „Identifying the Characteristics of Weak and Strong Turbulence in TJ-K plasmas“, Master thesis, 2021.
    3. T. Ullmann, „The Influence of Flow Shear on Drift-Wave Interactions in the Stellarator TJ-K“, Universität Stuttgart, 2021.
    4. B. Schmid, „Zonal Flow Physics and Diagnostic Development as Trigger of New Physics in the TJ-K Stellarator“, 2021.
    5. M. Peret u. a., „A model of interchange turbulent transport across separatrix with sheared flows“, 2021.
  5. 2020

    1. T. Ullmann, B. Schmid, P. Manz, B. van Milligen, G. E. M. Tovar, und M. Ramisch, „Experimental observation of resonance manifold shrinking under zonal flow shear“, Physical Review E, Bd. 102, Nr. 6, Art. Nr. 6, Dez. 2020, doi: 10.1103/physreve.102.063201.
    2. S. Garland, P. Manz, und M. Ramisch, „The influence of magnetic field curvature on intermittency in drift-wave turbulence in the stellarator TJ-K“, Physics of Plasmas, Bd. 27, Nr. 5, Art. Nr. 5, Mai 2020, doi: 10.1063/5.0004963.
    3. T. Ullmann, B. Schmid, P. Manz, und M. Ramisch, „The Shrinking of the Resonant Manifold under Flow Shear“, 2020.
    4. T. Ullmann, B. Schmid, P. Manz, und M. Ramisch, „The Influence of Shear Flows on Nonlinear Interaction in Plasma Turbulence“, 2020.
    5. T. Ullmann, S. Schmid, P. Manz, B. van Milligen, und M. Ramisch, „The Effect of Resonance Manifold Shrinking under Zonal Flow Shear at the TJ-K Experiment“, 2020. [Online]. Verfügbar unter: http://aappsdpp.org/DPP2020/listPI.html
  6. 2019

    1. T. Ullmann, P. Manz, B. Schmid, und M. Ramisch, „Shrinking of resonant manifold under flow shear at the stellarator TJ-K“, 46th EPS Conference on Plasma Physics, EPS 2019, 2019.
  7. 2018

    1. P. Manz u. a., „Magnetic configuration effects on the Reynolds stress in the plasma edge“, Physics of Plasmas, Bd. 25, Nr. 7, Art. Nr. 7, Juli 2018, doi: 10.1063/1.5037511.
    2. A. Köhn u. a., „Microwave beam broadening due to turbulent plasma density fluctuations within the limit of the Born approximation and beyond“, Plasma Physics and Controlled Fusion, Apr. 2018, doi: 10.1088/1361-6587/aac000.
    3. A. Snicker u. a., „The effect of density fluctuations on electron cyclotron beam broadening and implications for ITER“, Nuclear Fusion, Bd. 58, Nr. 1, Art. Nr. 1, 2018, doi: 10.1088/1741-4326/aa8d07.
  8. 2017

    1. S. Garland, K. Reuther, M. Ramisch, und P. Manz, „The collisionality dependence of intermittency level in drift-wave turbulence in the stellarator TJ-K“, Physics of Plasmas, Bd. 24, Nr. 11, Art. Nr. 11, Nov. 2017, doi: 10.1063/1.4991609.
    2. A. Snicker u. a., „Interaction of the electron density fluctuations with electron cyclotron waves from the equatorial launcher in ITER“, Plasma Physics and Controlled Fusion, Bd. 60, Nr. 1, Art. Nr. 1, Nov. 2017, doi: 10.1088/1361-6587/aa8f1a.
    3. B. Schmid, P. Manz, M. Ramisch, und U. Stroth, „Spatio-temporal structure of turbulent Reynolds stress zonal flow drive in 3D magnetic configuration“, New Journal of Physics, Bd. 19, Nr. 5, Art. Nr. 5, Mai 2017, doi: 10.1088/1367-2630/aa67af.
    4. B. Schmid, P. Manz, M. Ramisch, und U. Stroth, „Collisional Scaling of the Energy Transfer in Drift-Wave Zonal Flow Turbulence“, Physical Review Letters, Bd. 118, Nr. 5, Art. Nr. 5, Jan. 2017, doi: 10.1103/physrevlett.118.055001.
    5. P. Manz u. a., „Magnetic configuration effects on the radial electric field and the Reynolds stress in the plasma edge“, 44th EPS Conference on Plasma Physics, EPS 2017, 2017.
    6. X. Yang u. a., „Simulations of High Harmonic Fast Wave Heating on the C-2U Advanced Beam-Driven Field-Reversed Configuration Device“, EPJ Web of Conferences, Bd. 157, S. 03065, 2017, doi: 10.1051/epjconf/201715703065.
    7. G. Sichardt, L. Bock, E. Holzhauer, A. Kohn, M. Ramisch, und T. Hirth, „Electron cyclotron emission measurements at the optically thin plasmas of the stellarator TJ-K“, 44th EPS Conference on Plasma Physics, EPS 2017, 2017.
  9. 2016

    1. C. Hidalgo, J. Talmadge, und M. Ramisch, „Advancing the understanding of plasma transport in mid-size stellarators“, Plasma Physics and Controlled Fusion, Bd. 59, Nr. 1, Art. Nr. 1, Nov. 2016, doi: 10.1088/0741-3335/59/1/014051.
    2. G. Fuchert, G. Birkenmeier, M. Ramisch, und U. Stroth, „Characterization of the blob generation region and blobby transport in a stellarator“, Plasma Physics and Controlled Fusion, Bd. 58, Nr. 5, Art. Nr. 5, Apr. 2016, doi: 10.1088/0741-3335/58/5/054005.
    3. S. Garland, G. Fuchert, M. Ramisch, und T. Hirth, „The structure and poloidal dynamics of blob filaments in TJ-K“, Plasma Physics and Controlled Fusion, Bd. 58, Nr. 4, Art. Nr. 4, März 2016, doi: 10.1088/0741-3335/58/4/044012.
    4. S. Garland, G. Fuchert, M. Ramisch, und T. Hirth, „The effect of magnetic field geometry on filamentary plasma structures in TJ-K“, 43rd European Physical Society Conference on Plasma Physics, EPS 2016, 2016.
  10. 2015

    1. B. Schmid, P. Manz, M. Ramisch, und U. Stroth, „Investigation of the energy transfer to zonal flows at the stellarator TJ-K“, 42nd European Physical Society Conference on Plasma Physics, EPS 2015, 2015.
    2. S. Garland, M. Ramisch, und T. Hirth, „Effect of magnetic field geometry on blob structure and dynamics in TJ-K“, 42nd European Physical Society Conference on Plasma Physics, EPS 2015, 2015.
  11. 2014

    1. G. Fuchert u. a., „Blob properties in L- and H-mode from gas-puff imaging in ASDEX upgrade“, Plasma Physics and Controlled Fusion, Bd. 56, Nr. 12, Art. Nr. 12, Okt. 2014, doi: 10.1088/0741-3335/56/12/125001.
    2. B. Nold u. a., „Turbulent transport across shear layers in magnetically confined plasmas“, Physics of Plasmas, Bd. 21, Nr. 10, Art. Nr. 10, Okt. 2014, doi: 10.1063/1.4897312.
    3. P. Simon u. a., „Scaling and transport analyses based on an international edge turbulence database“, Plasma Physics and Controlled Fusion, Bd. 56, Nr. 9, Art. Nr. 9, Juli 2014, doi: 10.1088/0741-3335/56/9/095015.
    4. B. Ph. van Milligen, G. Birkenmeier, M. Ramisch, T. Estrada, C. Hidalgo, und A. Alonso, „Causality detection and turbulence in fusion plasmas“, Nuclear Fusion, Bd. 54, Nr. 2, Art. Nr. 2, Feb. 2014, doi: 10.1088/0029-5515/54/2/023011.
  12. 2013

    1. G. Fuchert, G. Birkenmeier, B. Nold, M. Ramisch, und U. Stroth, „The influence of plasma edge dynamics on blob properties in the stellarator TJ-K“, Plasma Physics and Controlled Fusion, Bd. 55, Nr. 12, Art. Nr. 12, Okt. 2013, doi: 10.1088/0741-3335/55/12/125002.
    2. G. Birkenmeier, M. Ramisch, B. Schmid, und U. Stroth, „Experimental Evidence of Turbulent Transport Regulation by Zonal Flows“, Physical Review Letters, Bd. 110, Nr. 14, Art. Nr. 14, Apr. 2013, doi: 10.1103/physrevlett.110.145004.
    3. J. Adámek u. a., „Application of the Ball-Pen Probe in Two Low-Temperature Mag-netised Plasma Devices and in Torsatron TJ-K“, Contributions to Plasma Physics, Bd. 53, Nr. 1, Art. Nr. 1, Jan. 2013, doi: 10.1002/ctpp.201310007.
  13. 2012

    1. G. Birkenmeier, M. Ramisch, G. Fuchert, A. Köhn, B. Nold, und U. Stroth, „Spatial structure of drift-wave turbulence and transport in a stellarator“, Plasma Physics and Controlled Fusion, Bd. 55, Nr. 1, Art. Nr. 1, Nov. 2012, doi: 10.1088/0741-3335/55/1/015003.
    2. P. Manz, G. Birkenmeier, M. Ramisch, und U. Stroth, „A link between nonlinear self-organization and dissipation in drift-wave turbulence“, Physics of Plasmas, Bd. 19, Nr. 8, Art. Nr. 8, Aug. 2012, doi: 10.1063/1.4748143.
    3. B. Nold u. a., „Influence of temperature fluctuations on plasma turbulence investigations with Langmuir probes“, New Journal of Physics, Bd. 14, Nr. 6, Art. Nr. 6, Juni 2012, doi: 10.1088/1367-2630/14/6/063022.
    4. G. Fuchert, B. Bätz, G. Birkenmeier, M. Ramisch, und U. Stroth, „Influence of plasma edge dynamics on blob properties“, 39th EPS Conference on Plasma Physics 2012, EPS 2012 and the 16th International Congress on Plasma Physics, Bd. 3, S. 1999–2002, 2012.
  14. 2008

    1. A. Kohn, H. Hohnle, E. Holzhauer, W. Kasparek, M. Ramisch, und U. Stroth, „ECRH of overdense plasmas in TJ-K“, AIP Conference Proceedings, Bd. 993, Nr. 1, Art. Nr. 1, 2008.

Mirko Ramisch

Dr.

Dozent, Leiter Plasmadynamik und -diagnostik, Bibliotheksbeauftragter

Dieses Bild zeigt Alf Köhn-Seemann

Alf Köhn-Seemann

Dr.

Dozent, Principal Investigator Plasmadynamik und -diagnostik

Zum Seitenanfang