Modelling of Perturbative Transport Experiments in JET

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology | Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Date
2006
Major/Subject
Ydin- ja energiatekniikka
Mcode
Tfy-56
Degree programme
Language
en
Pages
54
Series
Abstract
Plasman koossapidon, ja täten fuusioenergian tuottamisen, kannalta on välttämätöntä ymmärtää mitkä tekijät vaikuttavat hiukkasten ja niiden lämpöliikkeen kuljetukseen reaktorin keskustasta reunalle. Monet varsinkin turbulenssiin ja sen aiheuttamaan kuljetukseen liittyvät ilmiöt ovat kuitenkin toistaiseksi vailla tyhjentävää selitystä. Elektronien lämpötilaprofiilin jäykkyys, joka on varsin yleinen ilmiö tokamakeissa, on yksi niistä. Profiilin jäykkyydellä viitataan turbulentin lämpövuon nopeaan kasvuun lämpötilan gradienttipituuden mennessä kriittisen arvon alapuolelle. Toisin sanoen, kun profiili on saavuttanut marginaalisesti stabiilin tilan, ylimääräisen kuumennuksen tuottama energialisäys kulkeutuu yhä nopeammin ulos plasmasta. Ilmiö heikentää lämmön koossapitoa ja on näin ollen merkittävä ongelma tulevaisuuden reaktoreita silmälläpitäen. Profiilin jäykkyyden kvantitatiivinen määrittäminen edellyttää spontaanien tai indusoitujen häiriöiden etenemisen analysoimista. Parhaiten se onnistuu transientteihin kuljetusilmiöihin keskittyvissä häiriökokeissa. Tässä työssä tutkittiin kahta JETTO-kuljetuskoodiin sisällytettyä kuljetusmallia, puoliempiiristä Bohm/gyroBohm-mallia ja magnetohydrodynaamiseen nesteteoriaan perustuvaa Weilandin mallia, simuloimalla JET:ssä tehtyjä häiriökokeita ja analysoimalla tuloksia. Simuloiduissa plasmapurkauksissa oli käytetty eri ionikuumennustehoja jäykkyyden ioni-elektroni-lämpötilasuhderiippuvuuden selvittämiseksi. Häiriöiden tuottamiseen oli käytetty aaltomuotomuunnetun ionisyklotronikuumennustehon modulaatiota ja plasman reunan lähelle asetetun nikkelikohtion laserablaatiota. Kuumennustehomodulaation tapauksessa tulosten analysoinnissa käytettiin apuna Fourier-muunnosta. Ablaation tapauksessa tarkasteltiin puolestaan häiriön etenemisnopeutta ja vaimenemista. Tavoitteena oli selvittää, kuinka hyvin mallit vastaavat marginaalistabiilisuushypoteesia ja mitkä tekijät vaikuttavat mallien jäykkyysominaisuuksiin. Weilandin mallin havaittiin aliarvioivan kuljetusta jatkuvan toiminnan tilassa ja häiriökuljetusanalyysin perusteella kumpikaan malli ei ennustanut yhtä korkeaa jäykkyyden tasoa kuin kokeissa oli havaittu. Simuloinneissa jäykkyyden huomattiin muuttuvan ioni-elektroni-lämpötilasuhteesta riippumatta, mikä johti havaintoon, jonka mukaan jäykkyys riippuu lähes lineaarisesti ionilämpötilaprofiilin gradienttipituudesta. Kokeelliset tulokset vaikuttavat sopivan myös tähän näkemykseen ja näin ollen havaintoa voitaneen käyttää tulevaisuudessa hyväksi turbulenssikuljetusteorian kehityksessä.
Description
Supervisor
Salomaa, Rainer
Thesis advisor
Tala, Tuomas
Keywords
plasma, plasma, transport, kuljetus, perturbative, häiriö, Bohm/gyroBohm, Bohm/gyroBohm, Weiland, Weiland, profile stiffness, profiilin jäykkyys
Other note
Citation