Эволюция плазмы в токамаке - моделирование и сравнение с экспериментом

• Автор: Лукаш, Виктор Эммануилович
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 249 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1.

ЭВОЛЮЦИОННАЯ МОДЕЛЬ ТОКАМАКА (КОД ДИНА)

1.1 Введение

1.2 Равновесие плазмы в токамаке

1.3 Диффузия магнитных потоков

1.4 Метод усреднения по магнитным поверхностям

1.5 Уравнения переноса энергии

1.6 Уравнения баланса электронов и ионов изотопов водорода
1.7 Уравнения баланса примеси
1.8 Сводка уравнений переноса
1.9 Граничные условия для транспортных уравнений
1.10 Уравнения цепей для контуров активной и пассивной стабилизации
1.11 Численная реализация кода ДИНА
1.12 Выводы к Главе
ГЛАВА 2.
ТЕСТИРОВАНИЕ КОДА ДИНА НА ТОКАМАКАХ TCV И DIII-D В ЭКСПЕРИМЕНТАХ С УПРАВЛЕНИЕМ ПЛАЗМОЙ
2.1 Введение
2.2 Полоидальная система и магнитная диагностика в токамаке

2.3 Схема предиктивного моделирования процесса магнитного
управления плазмой
2.4 Алгоритм обратных связей для управления положением, формой и током плазмы TCV

2.5 Основы построения линейных моделей плазмы токамака
2.6 Принятые допущения при моделировании
2.6.1 Допущения при моделировании транспортных процессов
2.6.2 Согласование условий начального равновесия
2.6.3 Инициализация контроллера управления плазмой TCV
2.6.4 Нормализация сопротивления плазмы из условия расхода полоидального потока
2.7 Анализ эволюции плазмы TCV с лимиторной конфигурацией
2.8 Анализ эволюции плазмы TCV с диверторной конфигурацией
2.9 Анализ полного сценария разряда в плазме TCV
2.10 Сравнение результатов при частотном возмущении токов в
полоидальных катушках TCV
2.11 Сравнение результатов предиктивного моделирования по линейным моделям и по коду ДИНА
2.12 Предиктивное моделирование эволюции плазмы TCV в разрядах с нецентральным ЭЦР нагревом
2.13 Моделирование процесса управления положением плазмы
DIII-D
2.14 Выводы к Г лаве
ГЛАВА 3.
АНАЛИЗ УПРАВЛЯЕМЫХ СЦЕНАРИЕВ РАЗРЯДА В ПЛАЗМЕ
ИТЭР С ПОМОЩЬЮ СИМУЛЯТОРА НА ОСНОВЕ КОДА ДИНА
3.1 Мотивация создания симулятора процесса управления плазмой ИТЭР
3.2 Полоидальная система ИТЭР и модели системы управления
положением, формой и током плазмы в симуляторе
3.3 Допущения в транспортной модели симулятора сценариев

ИТЭР
3.4 Моделирование стадии ввода плазменного тока в ИТЭР
3.5 Оценка расхода полоидального потока на резистивность плазмы при вводе тока
3.6 Исследование возможности перехода из лимитерной в дивер-
торную конфигурацию в процессе ввода тока в плазму
3.7 Управление внутренней индуктивностью плазмы в процессе
подъема тока
3.8 Влияние сценария подъема тока на длительность горения разряда в плазме ИТЭР с индуктивным поддержанием тока
3.9 Моделирование стадии вывода тока из плазмы ИТЭР
3.10 Моделирование стационарного сценария разряда в плазме
ИТЭР с малым отрицательным магнитным широм
3.11 Использование симулятора для моделирования системы управления положением, формой и током плазмы ИТЭР в эксперименте
3.12 Выводы к Главе
ГЛАВА 4.
ТЕСТИРОВАНИЕ КОДА ДИНА ВО ВНЕШТАТНЫХ РЕЖИМАХ ТОКАМАКА TCV
4.1 Введение
4.2 Инициализация VDE
4.3 Компенсация неопределенности при выборе возмущения для
инициализации VDE
4.4 Отличие реакции плазмы на возмущения при анализе с помощью кодов LIQUE и ДИНА
4.5 Сравнение эволюции вертикального положения магнитной оси
плазмы в расчетах и в эксперименте

площадь, заключенная внутри контура їсоші:, образуемого при пересечении магнитной поверхности Ч'с меридиональной плоскостью сопэй
Компоненты вектора электрического поля Е-Ер+Ее в области
основной плазмы и области ПП можно определить из соотношений:
для Ёр:
<§Ёр -ё,сИ = -Ф основная плазма
' . (Ы2)
)Ер -12,(11 = -Ф - 1кЯп периферийная плазма
для Е :

Е= , (1.13)
2 лЯ
где Ф = Во дБ - тороидальный поток магнитного поля, ё, - единичный вектор
вдоль полоидального обхода магнитной поверхности.
Величина у связана с пространственным распределением 'Р через, уравнение Грэда-Шафранова (1.10), которое можно представить в виде
К2 с1В

г і = -2лраЯ. Отсюда можно получить выражение для в
системе координат, связанной с плазмой . _ 1 Я д (Л
J (р
(1.14)
2язЦ> лІ8 дР{,л[я
Здесь и далее знак обозначает дифференцирование по р, а - якобиан преобразования цилиндрических координат (Я, (р, Е) в (р, 0, ф) для центральной плазмы (2") / Э(>о, 6*, <>)) и в (р, /, <р) для периферийной плазмы = -д(Я,(р,Е)! д(р,1,ср)) (см. Рис. 1.3(а)). При этом для центральной плазмы
гп-ЩТ+ґіІЇ (1Л5)
дв) удв и для периферийной плазмы