Assessment of the pumping capabilities of the JET vacuum vessel for the hydrogenic species H2, D2 and T2

Thumbnail Image

Files

master_Vesa_Aaron_2025.pdf (3.41 MB)

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

School of Science | Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

Authors

Date

2025-11-07

Department

Major/Subject

Advanced Energy Technologies

Mcode

Degree programme

Master's Programme in Engineering Physics
Master's Programme in Engineering Physics
Master's Programme in Engineering Physics

Language

en

Pages

54

Series

Abstract

In this study, the pumping capabilities of the Joint European Torus (JET) vessel are characterized and EIRENE simulations are performed to assess the measured gas flow behavior and pumping of the hydrogenic species H2, D2 and T2. We discuss vacuum scenarios for a simulated, JET-like, axisymmetric vessel in 2D approximations suitable for plasma edge transport studies. Individually measured 3D (toroidally asymmetric) puff-pump configurations and simulated 2D effective pumping speeds agree within a factor of two. The 2D vessel can be further calibrated by introducing conductance-lowering structural elements in the 2D framework, so that an overall agreement between the real 3D and the model 2D vacuum configuration can be achieved. The conductance of gas in the JET vessel is predominantly limited by the divertor gap and louvres at the upper entrances of the sub-divertor. The effective pumping speed of the vessel does not depend on the injection amount for pressures below 0.3 Pa. The injection and pressure gauge locations do not affect the magnitude of the effective pumping speed. Due to the introduction of the louvres to the JET sub-divertor in the change from Mark I to Mark II divertor structure, the measured effective pumping speed of D2 in the vessel decreased from 200 m3/s to 112 m3/s.

Tässä työssä analysoidaan vedyn isotooppien (H2, D2 ja T2) käyttäytymistä Joint European Torus (JET) -fuusiolaitteessa sekä kaasun kulkeutumista mallintavilla EIRENE-simulaatioilla. Tutkimuksessa todetaan kuinka simulaatiot yliarvioivat vedyn isotooppien efektiivisen pumppausnopeuden 200%:lla. Kolmiulotteiset (toroidaalisesti epäsymmetriset) mittaukset ja kaksiulotteiset simulaatiot voidaan kalibroida lisäämällä kaasun virtausta rajoittavia rakenteellisia elementtejä 2D-malliin, jolloin saavutetaan vastaavuus todellisen 3D- ja simuloidun 2D-mallin välille. Suurimmat kaasun virtausta rajoittavat tekijät ovat tyhjiökammion sisääntuloaukkojen ja niiden takana olevien louvre-rakenteiden kapeat muodot. Lisäksi havaitaan, että kaasun efektiivinen pumppausnopeus on riippumaton kaasuinjektion suuruudesta kammion paineen ollessa alle 0,3 Pa. Injektion ja painemittareiden sijainneilla ei ole havaittavaa vaikutusta efektiiviseen pumppausnopeuteen. JETin rakenteellisten muutosten seurauksena D2:n efektiivinen pumppausnopeus on pienentynyt 200 m3/s:sta 112 m3/s:iin.

Description

Supervisor

Groth, Mathias

Keywords

fusion, vacuum, gas conductance, JET, EIRENE, BGK

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-202512169347

Collections

[dipl] Perustieteiden korkeakoulu / SCI