Regisztráció és bejelentkezés

ELM prekurzor rezgések összehasonlítása különböző tokamakokon

A dolgozat tágan értelmezett témája, a fúziós folyamattal működő energiatermelés megvalósításáért folytatott kísérletek. A kutatások fő irányvonalát képviselő tokamak kísérleti berendezéseken a magas hőmérsékleten, plazmában létrejött fúzió megvalósításának körülményeit vizsgálják. A plazmát mágneses térrel tartják össze. Az extrém nagy hőmérsékletek eléréséhez szükséges a plazma fűtése. A fúziós energiatermelésért folytatott kutatások hatalmas áttörése volt, amikor felfedezték, hogy bizonyos fűtési teljesítményt meghaladva, a plazma a viszonylag rossz hő- és részecske összetartású L-módból spontán módon átlép a magas összetartású H-módba.

H-módban a plazmaszéli transzport drasztikusan lecsökken, a plazma turbulencia elnyomása miatt úgynevezett transzportgát jön létre, ezért a hőmérséklet- és sűrűségprofil sokkal meredekebbé válik. Az összetartás javulásának számtalan hasznos következménye mellett az a hátránya, hogy a plazmába került szennyezők sem távoznak el. Ezen segít, hogy meredek nyomás gradiens periodikusan instabillá válik és a fellépő ELM (Edge Localized Mode) során a szennyezők kidobódnak a plazma széléből [1]. Bár az instabilitás oka nagyrészt tisztázott a részletek (pld. az ELM-ek frekvenciája és amplitúdója) elmélete még nem teljes.

Az ELM-ek alatt nagy adag energia és részecske jut ki a plazmából filamentumok formájában és hatalmas, hirtelen hőterhelésnek teszi ki a berendezés egyes részeit. Az ELM-ek roncsoló hatása egy energiaszint felett rohamosan nő, a fúziós reaktor megvalósításához szükséges méretek esetében szabályozatlan ELM-ek nem engedhetők meg. Ez indokolja, az ELM-ek részletes megértésére irányuló kutatást. Az ELM jelenség okának és természetének megértéséhez járulhat hozzá, a több berendezésen is megfigyelt prekurzor rezgések vizsgálata. Ezek az oszcillációk rövid idővel az ELM-ek előtt jelennek meg és feltételezett összefüggésük a transzportgát leomlásával.

A dolgozatban két berendezésen tanulmányoztam az ELM jelenséget: a német TEXTOR és a koreai KSTAR tokamakon. A mérési módszer mindkét esetben a Wigner FK által épített Nyalábemissziós Spektroszkópia (NyES) berendezés jeleinek vizsgálata. Ebben plazma különböző helyein mért fényjelek közelítőleg arányosak a helyi plazmasűrűséggel [2]. Közvetlenül az ELM előtt prekurzor rezgések lépnek fel, melyek feltehetően kapcsolatban vannak a kiváltó instabilitással [3]. Meghatároztam a prekurzor rezgések jellemző frekvenciáját, megjelenésének térbeli helyét és idejét. A NyES jelek vizsgálatát kiegészítettem mágneses szondák jeleinek tanulmányozásával.

Irodalom:

[1] K. Kamiya, et al., „Edge localised modes : recent experimental findings and related issues”, Plasma Phys. Control. Fusion., Vol.49, S43-S62 (2007)

[2] S. Zoletnik, et al., „Dynamics of the Electron Density Profile and Plasma Turbulence during the L-H transition and ELMs in TEXTOR”, European Conference Abstracts, Vol.36F, O3.107 (2012)

[3] S. Zoletnik, et al., „Statistical analysis of the oscillations preceding ELM instabilities”, 42nd European Physical Society Conference on Plasma Physics, P1.192 (2015)

szerző

  • Zsuga Lilla Veronika
    Fizika alapszak (BSc)
    alapképzés (BA/BSc)

konzulensek

  • Dr. Zoletnik Sándor
    főmunkatárs, MTA Wigner FK (külső)
  • Dr. Pokol Gergő
    egyetemi docens, Nukleáris Technika Tanszék