A fúziós plazmában megjelenő ELM instabilistásokat megelőző prekurzor rezgések statisztikája
TDK dolgozatom témája a magfúziós energiatermelés kutatásához kapcsolódik. A fúziós energiatermelés megvalósításához szükséges magas hőmérsékletű plazma mágneses összetartását megvalósító berendezésekben megfigyelték, hogy ha a fűtési teljesítmény meghalad egy határt, a plazma úgynevezett L-H átmeneten esik át. Az L-mód az alacsony összetartású üzemmód, a H-mód a magas összetartású üzemmód jelölése. Az átmenet hatásának következtében, a plazma szélén egy vékony rétegben a hőszigetelés spontán módon megjavul. Ez a fúziós energiatermelés megvalósítása szempontjából kedvező, mivel csökkenti az energiaveszteséget. Felmerül azonban az a probléma, hogy a szennyezők is benne maradnak a plazmában.
Van egy másik jelenségkör, ami megoldást jelenthet. A H-módban megjelennek az úgynevezett plazmaszéli módus instabilitások (ELM – Edge Localized Mode). Ezek során hirtelen energia- és részecsketranszport történik a plazma szélső rétegeiből a plazmán kívülre, amely szabályozatlan esetben a berendezés vákuumfalának károsodásához is vezethet. Elméleti számítások szerint ezt a jelenséget egy magnetohidrodinamikai instabilitás megjelenése okozza, azonban a folyamat részletei még nem értelmezhetők, ezért részletes kísérleti vizsgálatokra van szükség.
Egyes megfigyelések alapján [1], az ELM-ek előtt 30-40 μs-mal 40kHz körüli frekvencián prekurzor rezgések jelennek meg. Ez a folyamat része lehet, amit megértve lehetőség adódhat az ELM események szabályozására. Így irányítottan tisztíthatnánk a plazmát és elkerülnénk a spontán ELM instabilitások szerkezetroncsoló hatását.
A fúziós plazmafizikában alkalmazott egyik diagnosztika a lítium-atomnyaláb diagnosztika [2], mely során egy 30-50 keV energiájú lítiumnyalábot lőnek a plazmába, majd a detektált fényintenzitás alapján mérik a plazmasűrűséget. Az ELM esemény során a sűrűség plazmaszéli eloszlásának meredeksége hirtelen lecsökken. Ez megfigyelhető a diagnosztika által visszaadott jeleken, ahogyan az ELM instabilitásokat megelőző sűrűségbeli ingadozások (prekurzor rezgések) is. A háttérsugárzás kiszűrésére a gyors nyalábszaggatás módszerét [2] használják, amely során az atomnyalábot 4-5 μs-os periódusidővel megszakítják, így mérve a teljes- és a háttérsugárzást is. A háttérsugárzást levonva a teljes jelből, a tisztított jel már ideális a sűrűségmérésre.
Dolgozatomban bemutatok egy általam kidolgozott és letesztelt módszert a prekurzor rezgések detektálására és nagyszámú esemény statisztikai elemzésével megvizsgálom, hogy az ELM események hány százalékában láthatók ezek a jelenségek.
Irodalom:
[1] S. Zoletnik, et al., „Dynamics of the Electron Density Profile and Plasma Turbulence during the L-H transition and ELMs in TEXTOR”, ECA36F O3.107 (2012)
[2] D. Dunai, et al., „Turbulence properties of the edge plasma at TEXTOR measured by Beam Emission Spectroscopy”, ECA Vol.33E, P-1.182 (2009)
