Nemlineárisan kölcsönható instacioner rendszerek bikoherencia vizsgálata
A fúziós energiatermelés alapgondolata, hogy könnyű atommagok egyesítéséből származó kötési energia különbséget hasznosítsuk. Az mágnesesen összetartott, önfenntartó fúziós energiatermeléshez a reakcióban keletkező és a külső fűtések által keltett, a termikusnál nagyobb energiájú részecskéknek fedezniük kell a különböző veszteségeket; így kulcsfontosságú ezen részecskepopuláció összetartása. A gyors részecskepopuláció különböző plazmahullámokat gerjeszthet, amik más hullámokkal kölcsönhatva fokozott részecske- és energiaveszteséghez vezethetnek. Emiatt kulcsfontosságú a hullám-hullám kölcsönhatások működésének megértése.
A kvadratikus nemlineáris kölcsönhatás kimutatására alkalmas a bikoherencia módszere [1,2], amely mint minden koherencia-számítási módszer átlagolást használ, így alapvetően stacioner jelenségek vizsgálatára alkalmas. Értéke ezen feltételezések mellett magas lehet, ha a különböző frekvenciájú komponensek és összegfrekvenciájuk közötti fázisviszony közel állandó. A módszer problémája, hogy gyorsan változó frekvenciájú és/vagy amplitúdójú jelekre alkalmazva szintén magas értékeket ad fáziscsatolás hiányában is, ezáltal fals pozitív eredményt ad.
Munkám során gyorsan változó frekvenciájú és amplitúdójú esetekre általánosítottam a bikoherencia számítás módszerét. A fals bikoherencia kiszűrésére a mérésekből származó, erősen változó amplitúdókkal, de véletlenszerű fázisokkal véletlenszerű bikoherencia eloszlást számítunk, amivel a véletlen események jellemezhetők. Az eloszlást összevetve az eredeti bikoherencia értékével egy szignifikancia szint becsülhető a mért bikoherenciához, így kiterjesztve az eredetileg stacioner jelenségekre alkalmazható módszert instacioner esetekre is.
A kifejlesztett számítási módszert először olyan tesztjelek segítségével vizsgáltam, amiket a későbbiekben vizsgált nemlineáris fizikai folyamatok egyszerűsített modelljeként alkottam meg. Ezután a tényleges mérésekből származó jeleken alkalmaztam a számítási módszert, ahol erősen tranziens Alfvén-sajátmódusok és gyors részecskék hajtotta geodezikus akusztikus módusok közötti nemlineáris kölcsönhatást mutattam ki. Ezek a plazmahullámok külön-külön is részecsketranszporthoz vezetnek, azonban a nemlineáris hullám-hullám kölcsönhatás hatására ezek mértéke megnő. Az eredményeim alapot szolgáltatnak a komplex részecske-hullám kölcsönható rendszerek pontosabb megértéséhez és modellezéséhez.
[1] Horváth L., Bikoherencia rutin fejlesztése és fúziós plazmadiagnosztikai alkalmazása, BSc. Szakdolgozat, Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, 2013
[2] Young C. Kim, Edward J. Powers, Digital Bispectral Analysis and Its Applications to Nonlinear Wave Interactions, IEEE Transactions on Plasma Science, 1979
