Molecular Dynamics Based Surface Model for the Impurity Transport Code ERO

Thumbnail Image

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Helsinki University of Technology | Master's thesis
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Location:
P1 Ark TF80

Authors

Date

2007

Department

Teknillisen fysiikan ja matematiikan osasto

Major/Subject

Ydin- ja energiatekniikka

Mcode

Tfy-56

Degree programme

Language

en

Pages

68

Series

Abstract

Fuusioenergian suurimmat haasteet liittyvät plasman ja tyhjiökammion seinämien välisiin vuorovaikutuksiin. Plasman aikaansaama pintaeroosio, materiaalien kulkeutuminen ja vedyn ja epäpuhtauksien kerrostuminen seinämille muuttavat sekä pintojen rakennetta että ominaisuuksia, millä saattaa olla arvaamattomia seurauksia. Erityisesti eri alkuaineiden sekoittuessa keskenään tuloksena voi olla yhdisteitä, joiden ominaisuudet poikkeavat suuresti alkuperäisten materiaalien ominaisuuksista. Näiden sekamateriaalien syntymekanismi on osittain tuntematon, eikä niiden kaikkia ominaisuuksia tunneta. On kuitenkin lähes varmaa, että ITERin kaltaisessa fuusioreaktorissa yhdisteitä muodostuu merkittäviä määriä ja että niiden vaikutus laitteen toimintaan ja käyttöön on erittäin suuri. Tästä syystä fuusioreaktorissa muodostuvien yhdisteiden ominaisuuksien ja syntymekanismin selvittäminen on äärimmäisen tärkeää. Fuusioreaktorissa syntyvien materiaalien tutkimiseksi kahden simulointikoodin - ERO:n ja HCPARCAS:n - yhteenliittäminen on aloitettu. Yhdistetyllä koodilla voidaan simuloida plasma-seinämävuorovaikutuksia toisaalta atomitason kemiallisina vuorovaikutuksina, toisaalta makroskooppisina ilmiöinä. Tämän työn puitteissa ERO-koodille on luotu molekyylidynaaminen vuorovaikutusmalli, johon kuuluvat numeeriset pinta-alkiot on tehty simuloimalla amorfisia hiilivetyrakenteita HCPARCAS-koodilla. Pintojen luomismenetelmää on kehitetty, minkä ansiosta niiden tekemiseen kuluva aika on pudonnut murto-osaan alkuperäisestä. Pintojen lisäksi on luotu plasmaa kuvaavia hiilivetyammuksia, ja näiden vuorovaikutuksia seinämän kanssa on alustavasti simuloitu. Koodien yhdistäminen viimeistellään lähitulevaisuudessa. Tiedossa on useita tutkimuskohteita, joihin yhdistettyä koodia voidaan käyttää. Yhdisteiden muodostumisen lisäksi esimerkiksi hiilivetyjen kemialliseen eroosioon ja kerrostumiseen seinämille liittyy useita avoimia kysymyksiä, joiden selvittämiseen ERO molekyylidynaamisella pintamallilla varustettuna on erinomainen työkalu.

Description

Supervisor

Salomaa, Rainer

Keywords

fusion energy, fuusioenergia, mixed materials, sekamateriaalit, molecular dynamics, molekyylidynamiikka, plasma-surface interactions, plasma-seinämävuorovaikutukset

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-2020120553405

Collections

[dipl] Teknillinen korkeakoulu / TKK