Selbstkonsistente Monte Carlo Simulation von Teilchen- und Strahlungstransport in gleichgewichtsfernen Plasmen

• Antragsteller: Professor Dr. Detlev Reiter
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung von 2000 bis 2006
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5282405

In magnetisch eingeschlossenen Plasmen treten anomale (nicht durch klassische Coulomb-Wechselwirkung erklärbare) Transportphänomene auf. Dies gilt sowohl für heiße Fusionsplasmen als auch viele Niedertemperaturplasmen in technischen Anwendungen. Durch Vermessung der Profile von Temperatur oder Teilchendichte allein lässt sich die Stärke dieses anomalen Verhaltens aber nicht ermitteln, da in der Regel auch chemische (reaktive) Prozesse eine wichtige Rolle spielen, ebenso auch der Einfluss der Gefäßwände auf die Plasmafelder, und, je nach Plasmatyp, auch die Wechselwirkung mit dem Strahlungsfeld. Um den anomalen Transport experimentell von der Vielzahl an anderen Einzelprozessen zu separieren und zu quantifizieren, müssen diese zusätzlichen und nicht direkt messbaren Effekte rechnerisch erfasst werden. Für sehr viele Plasmen bedeutet dies eine Simulation auf kinetischem Niveau, da für die in Frage stehenden Teilchensorten entropieproduzierende Prozesse im Vergleich zu Verlustprozessen oder Wechselwirkungen mit den Gefäßwänden zu selten sind.Es soll daher ein auf Monte-Carlo Techniken basierendes numerisches Werkzeug entwickelt, erprobt und angewendet werden, das eine Beschreibung auch bei komplexen geometrischen Verhältnissen ermöglicht, und das gleichzeitig auch für den Übergangsbereich zwischen optisch dichten und optisch dünnen Plasmen gültig ist. Neben der Isolierung des anomalen Transportes ist damit auch die Interpretation von spektroskopischen Messdaten an nicht LTE-Plasmen auf kinetischem Niveau möglich.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen