Stochastic Mapping Technique und Neoklassischer Transport

Eines der zentralen Elemente bei der Durchführung von Stellaratorstudien ist die Berechnung der neoklas-sischen Transportkoeffizienten. Diese Größen sind von großer Bedeutung für die Optimierung magne-tischer Konfigurationen, sowie für die Planung und Analyse von Experimenten. Die Berechnung dieser Größen ist auch für spezifische Fragestellungen bei reaktortauglichen Stellaratoren von Interesse. Für beliebige dreidimensionale Magnetfeldkonfigurationen von Stellaratoren ist dieses Problem nur numerisch zu lösen. Methoden, mit denen die allgemeinste Lösung gefunden werden kann, sind heutzutage konventionelle MC (Monte Carlo) Methoden, die in zahlreichen Programmen umgesetzt worden sind und DKES (Drift Kinetic Equation Solver). Beide Methoden haben keine Einschränkungen bezüglich der Geometrie des Fusionsexperiments oder bezüglich des Einschlußregimes. Eine Folge der Universalität dieser Methoden ist die geringe Effizienz in bestimmten Regimes. Diese geringe Effizienz verursacht eine hohe Rechenzeit, die sich in Optimierungen sehr nachteilig auswirkt. Schnellere Methoden sind daher notwendig und unabdingbar, z.B. für die Erstellung von Datenbanken für Größen des neoklassischen Transports bestimmter Magnetfeldkonfigurationen. Die Erstellung solcher Datenbanken ist am IPP Greifswald geplant. Im Rahmen des beantragten Projekts soll der SMT (Stochastic Mapping Technique) Code, der eine sehr effiziente Lösung für die Drift Kinetic Equation im "Long Mean Free Path" - Regime bereitstellt, dahingehend erweitert werden, daß Transportkoeffizienten, der Bootstrap Strom, suprathermale Teilchenflüsse und Verluste von Alpha-Teilchen berechnet werden können. Bisher arbeitet der SMT-Code nur mit Magnetfeldern, die in Real-Space Koordinaten dargestellt werden. Daher soll im Rahmen des Projekts ein Version dieses Codes entwickelt werden, die sowohl mit in Boozer Koordinaten gegebenen Magnetfeldern als auch mit von PIES berechneten Magnetfeldern arbeitet. Weiters soll jenes Verfahren zur Berechnung des Bootstrap Stromes, das in MC-Methoden verwendet wird, für SMT adaptiert und in den Code eingebaut werden. Dazu muß ein geeigneter Coulomb Stoßoperator implementiert werden. Der konvektive Transport von suprathermalen Teilchen kann im Falle einer Hochenergie-Elektron-Zyklotron-Heizung in der Energiebilanz von Stellaratoren eine wichtige Rolle spielen. Der suprathermale Elektronenfluß muß zusammen mit dem neoklassischen thermalen Teilchenfluß für die "ambipolarity"-Bedingung, die das selbstkonsistente radiale elektrische Feld definiert, berücksichtigt werden. Für diesen Ansatz ist SMT effizienter als konventionelle MC-Methoden. Weiters erfolgt die Berechnung der Einschlußcharakteristik von Alpha-Teilchen, einer weiteren wichtigen Größe für reaktortaugliche Stellaratoren. Ein weiteres Ziel ist die Berechnung von symmetrischen neoklassischen Transportverlusten.