Hybrid kinetic/driftkinetic semi-Lagrangian simulations of the ion temperature gradient instability

Abstract

Die Ionentemperaturgradienten-Instabilität (ITG) ist eine zentrale Herausforderung in modernen magnetischen Fusionsexperimenten, da sie Turbulenz antreibt, die die Effizienz des Plasmaeinschlusses begrenzt. Vereinfachte Modelle wie gyrokinetische oder driftkinetische Näherungen werden häufig verwendet, um die Rechenkosten zu reduzieren, sind jedoch nur unter bestimmten Ordnungsannahmen gültig und erfassen weder physikalische Effekte auf Skalen unterhalb des Larmor-Radius noch Frequenzen oberhalb der Gyrofrequenz. Um dieses Problem zu umgehen, werden in dieser Arbeit vollständig kinetische Ionensimulationen mit driftkinetischen Elektronen unter Verwendung des semi-Lagrangeschen Codes ssV durchgeführt. Es werden die dabei gefundenen Herausforderungen, Ansätze zur Überwindung einiger dieser Probleme, erzielte Ergebnisse sowie Vorschläge zur Verbesserung des Modells und zur Erweiterung seiner Anwendbarkeit vorgestellt