Gyors részecskék által keltett plazmainstabilitások vizsgálata az ASDEX Upgrade tokamakon
Mágneses összetartású fúziós berendezésekben a plazma energiaegyensúlyának megőrzése érdekében rendkívül fontos a fúziós reakcióban keletkező nagy energiájú hélium atommagok (alfa-részecskék) összetartása. Azonban ezek az átlagosnál jóval nagyobb energiával rendelkező ionok különböző plazmainstabilitásokat kelthetnek, melyek hatására jelentősen megnövekedhet az alfa-részecskék radiális transzportja, így ezek a gyors-ionok elhagyhatják a plazma térfogatát még mielőtt leadnák energiájukat. A gyors ionok és a plazmahullámok közötti rezonáns kölcsönhatást a mai napig nem sikerült minden részletében megmagyarázni, viszont az alfa-részecskékre gyakorolt hatás miatt a jelenség kezelése elengedhetetlen feltétele egy energiatermelő fúziós reaktor üzemeltetésének [1].
Napjaink mágneses összetartást alkalmazó berendezéseiben külső fűtések, mint az ion-ciklotronrezonancia fűtés (Ion-Cyclotron-Resonance Heating - ICRH) és a semlegesatomnyaláb-fűtés (Neutral Beam Injection - NBI) hatására keletkezhetnek gyors ionok. Ezen gyors ionok által gerjesztett plazmahullámok frekvenciája időben gyorsan változik, mely jelenség több különböző diagnosztika segítségével is megfigyelhető. A különféle műszerek által mért jelekből kinyerhető információ segítségével a rendelkezésre álló elméleti modellek és a kísérletek között teremthetünk kapcsolatot.
Az időben gyorsan változó jelek vizsgálatához jól alkalmazhatóak a folytonos idő-frekvencia transzformációk, mivel egyszerre nyújtnak információt a jelenségek idő- és frekvenciatérbeli viselkedéséről. Dolgozatomban a BME Nukleáris Technikai Intézetében, közreműködésemmel fejlesztett NTI Wavelet Tools programcsomag [2] segítségével vizsgálom a németországi ASDEX Upgrade tokamak kísérleteiben megfigyelt gyors ionok által keltett plazmainstabilitásokat.
A mágneses és lágy röntgen diagnosztikák jeleinek idő-frekvencia transzformáltjait vizsgálva egy gerinckövető algoritmus segítségével meghatároztam a hullám frekvenciájának, majd amplitúdójának időfejlődősét. Eredményeimet felhasználva becslést adtam a sajátmódus radiális sajátfüggvényére és a kölcsönhatást leíró nemlineáris modell [3] paramétereire.
Irodalom:
1. Mitsuru Kikuchi, Karl Lackner and Minh Quang Tran: Fusion Physics, International Atomic Energy Agency, Vienna (2012)
2. Horváth László: Short time Fourier transforms in NTI Wavelet Tools, Tanulmány BME-NTI-593/2012, Budapest (2012)
3. Maxime Lesur: The Berk-Breizman Model as a Paradigm for Energetic Particle-driven Alfvén Eigenmodes, PhD dolgozat, Ecole Doctorale de l’Ecole Polytechnique (2010)
szerző
-
Horváth László
fizika
nappali
konzulensek
-
-
Dr. Pór Gábor
egyetemi docens, Nukleáris Technika Tanszék
