Magnetisch eiland reflecteert microgolven
18 september 2009
Een groep onderzoekers van Rijnhuizen heeft, samen met collega’s uit Denemarken en Duitsland, ontdekt dat zogenaamde magnetische eilanden in een fusiereactor microgolven kunnen reflecteren. Deze microgolven worden juist veel gebruikt om de roterende verstoringen onder controle te krijgen. De wetenschappers publiceerden hun resultaten 15 september 2009 in Physical Review Letters.
Magnetische eilanden zijn een veel voorkomende verstoring in magnetisch opgesloten fusieplasma’s die de opsluiting kunnen beïnvloeden. Een veelgebruikte methode om magnetische eilanden in bedwang te houden is ze op precies het juiste punt te verhitten met microgolven (magnetronstraling). Tijdens experimenten op de Duitse fusiereactor TEXTOR ontdekten de Rijnhuizenonderzoekers een nog onbekend verschijnsel: onder bepaalde omstandigheden reflecteren de eilanden een deel van de microgolven.
Met bescheiden financiële middelen is een speciaal meetsysteem ontwikkeld en gebouwd, waarmee het effect in detail kon worden gemeten. Ook over dit meetsysteem publiceren de onderzoekers binnenkort een artikel in Review of Scientific Instruments.
Volgens de metingen hangt de microgolfreflectie sterk af van het verhittingsvermogen en van de plasmadichtheid. Om het verschijnsel beter in kaart te brengen, zijn verdere experimenten gepland in de Duitse tokamak Asdex Upgrade. Dat zal helpen uitwijzen of in het ITER-ontwerp rekening moet worden gehouden met de weerkaatsing van microgolfbundels. Deze zouden namelijk gevoelige meetapparatuur kunnen verblinden.
Referentie
Strong Scattering of High Power Millimeter Waves in Tokamak Plasmas with Tearing Modes, Phys. Rev. Lett. 103, 125001 (2009)
URL: http://link.aps.org/abstract/PRL/v103/e125001
DOI: 10.1103/PhysRevLett.103.125001
Figuur 1. Magnetisch eiland reflecteert microgolven (credit: PRL / FOM-Rijnhuizen)
Microgolven die door een oneffenheid (magnetisch eiland) in het plasma van een tokamak-reactor worden weerkaatst. Van links naar rechts is telkens te zien wanneer het eiland langskomt op zijn cirkelbaan door de tokamak. Verticaal zijn verschillende golflengtes van de weerkaatste straling te zien; de kleur geeft telkens de intensiteit aan. De verticale zwarte lijnen geven aan waar het dikste punt (het O-punt) van het eiland zich bevindt.
Figuur 2. Experimentele opstelling (credit: PRL / FOM-Rijnhuizen)
Schematische tekening van de experimentele opstelling in het onderzoek. Het gyrotron produceert een bundel microgolven, die deels weerkaatsen aan het dikste deel van het magnetische eiland in het plasma. Het weerkaatste signaal wordt opgevangen met een CTS-sensor (collective Thomson scattering).