Численное моделирование физических процессов в плазме токамаков TCV, KTM, JUST-T

• Автор: Докука, Владимир Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Троицк
• Количество страниц: 153 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТОКАМАКА (КОД ДИНА) И РАЗВИТИЕ ТРАНСПОРТНЫХ МОДЕЛЕЙ В КОДЕ ДИНА
1.1 Равновесие плазмы в токамаке
1.2 Диффузия магнитных потоков
1.3 Метод усреднения по магнитным поверхностям
1.4 Перенос частиц и энергии
1.5 Развитие транспортных моделей в коде ДИНА
1.6 Сводка уравнений переноса
1.7 Граничные условия для транспортных уравнений
1.8 Уравнения цепей для контуров активной и пассивной стабилизации
1.9 Численная реализация кода ДИНА
1.10 Выводы к Главе
ГЛАВА 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗРЯДОВ В ТОКАМАКЕ ТСУ
2.1 Структурная схема моделирования эволюции плазмы с учетом
системы магнитного управления
2.2 Системы полоидальных обмоток, магнитной диагностики и
электронно-циклотронного нагрева и генерации тока плазмы в

2.3 ЬтцИпк-версия кода ДИНА
2.4 Моделирование плазмы в разряде с омическим нагревом
2.5 Изучение эволюции плазмы в разрядах с нецентральным элек
тронно-циклотронным нагревом
2.6 Моделирование разряда с высокой долей бутстреп-тока

2.7 Моделирование разряда с прерыванием генерации токов увлечения
2.8 Актуальность изучения локализованных на периферии мод

2.9 Исследование краевых локализованных колебаний в TCV
2.10 Изучение возмущений тока в G-обмотках на положение шнура
и профиль тока плазмы
2.11 Выводы к Главе
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА И АНАЛИЗ УПРАВЛЯЕМЫХ СЦЕНАРИЕВ РАЗРЯДОВ В ПЛАЗМЕ КАЗАХСТАНСКОГО МАТЕРИАЛО-ВЕДЧЕСКОГО ТОКАМАКА (КТМ)
3.1 Мотивация разработки сценариев разрядов в токамаке КТМ
3.2 Полоидальная система токамака КТМ
3.3 Методика создания сценариев разряда в КТМ
3.4 Оценка расхода полоидального потока в токамаке
3.5 Основные положения транспортных моделей
3.6 Базовый сценарий разряда с индуктивным поддержанием тока
плазмы
3.7 Изучение влияния транспортных моделей на параметры разряда индуктивного сценария
3.8 Сценарии разряда с ВЧ - нагревом плазмы
3.9 Изучение влияния транспортных моделей на параметры разряда с ВЧ - нагревом плазмы
3.10 Система магнитного управления плазмой токамака КТМ
3.11 Тестирование системы магнитного управления
3.12 Выводы к Главе

ГЛАВА 4. РАСЧЕТНО-ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ТОКАМАКА ЛТБТ-Т КАК ОБЪЕМНОГО ИСТОЧНИКА НЕЙТРОНОВ (ОИН) ДЛЯ ТРАНСМУТАЦИИ МИНОРНЫХ АКТИНИДОВ
4.1 Мотивация использования токамака в качестве ОИН
4.2 Концепция достижения стационарного режима работы ОИН
4.3 Индукционная стадия подъема тока плазмы в ЛЧБТ-Т
4.4 Стадия неиндукционного подъема и поддержания тока плазмы
4.5 Расчет поглощения пучка и генерации токов увлечения
4.6 Расчет скорости Б-Т реакций при торможении пучка
4.7 Моделирование неиндукционной стадии сценария разряда
4.8 Исследование влияния энергии пучка на параметры ОИН
4.9 Исследование влияния профиля плотности плазмы на параметры ОИН
4.10 Исследование влияния транспортного барьера на параметры

4.11 Выводы к Г лаве
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

тронной и ионной энергий. Важно сохранить этот вклад, потому что он монотонно увеличивается до края плазмы. Коэффициенты были выбраны равными F™ = 1.0, F™ =4.0 и F™ =4.0 и согласовываются с калибровками для TFTR L-моды и для супер - разрядов.
Существующие теории не учитывают эффектов вытянутости плазменного шнура. Можно использовать эмпирический скейлинг для вытянутости. Скей-линг для удержания энергии в виде хЕ °с к051р подразумевает скейлинг теплопроводности от локальной вытянутости к(г) вида [(i+k(/-)2)/2]~~. Калибровки, выполненные Singer и др., дают либо хк либо % ж к(г) 2 - Влияние локального удлинения на теплопроводность учитывается по формуле FK=[(l + K(r)2)/2[2.
Простая эмпирическая модель для моделирования переноса частиц была предложена в работе [59]. Коэффициент диффузии D„ и скорость пинчевания v, определяются следующим образом:
Dn = 0.5[l-0.5(r/o)']° m2/s и v = 03r/a2 m/s, и позволяют получить необходимый профиль плотности плазмы. В коде ДИНА скорость пинчевания определяется по формуле v = 0.4£(r/a2)Dn, параметр У позволяет менять относительную величину пьедестала для профиля плотности. Сводку необходимых формул, требуемых для расчета коэффициентов в модели МММ версии 5.10, можно найти в работах [59, 66].
Дальнейшее развитие МММ привело к созданию версии МММ95 [71] и связано с включением в нее модели Weiland’a [72 - 76], учитывающей ионную температурно-градиентную неустойчивость (ITG), а также неустойчивость на запертых электронах (ТЕМ). Далее излагаются основные положения этой модели, которая описывает перенос в центральных областях плазмы.
Модель переноса на основе МММ95. Потери тепла в токамаках значительно превышают предсказания от неоклассической теории. Причиной этого являются плазменные флуктуации. Турбулентная динамика возникает в ре-