Diszrupciókban keletkező elfutó elektronok vizsgálata az ASDEX Upgrade tokamakon
Napjaink egyik fontos megoldandó kérdése a jövő energiatermelése, melyre számos más megoldás mellett válaszul szolgálhat a magfúzió is. Ennek megvalósításához azonban az üzemanyagot több millió kelvinre kell felhevítenünk, ahol az már plazma állapotú. A plazma mágneses összetartásához jelenleg a tokamak típusú berendezések tűnnek a legalkalmasabbnak, melyekben azonban a plazmában létrejöhet az úgynevezett diszrupció. Ennek során a plazmaösszetartás megszűnik és az összeomló plazmában keletkezhetnek úgynevezett „elfutó elektronok”, melyek nagyenergiájú részecskenyalábot alkotva súlyos károkat tehetnek a berendezés belső falában [1]. Kezelésükhöz számos kísérleti berendezésen, többek között a németországi ASDEX Upgrade tokamakon is, mesterségesen létrehozott diszrupciókban vizsgálják viselkedésüket. Ezek biztonságos és megismételhető keltésére, illetve az elfutó elektronok elnyomására nemesgáz (pl. argon) befecskendezéseket használnak.
A kísérletekben tapasztalt folyamatok mélyebb megértéséhez és a nehezen mérhető paraméterek meghatározásához elméleti modellek alapján felépített numerikus szimulációkat használunk. A dolgozatom elkészítésénél a GO szimulációs kódot használtam [2]. Ennek alapja egy 1 dimenziós „fluid” modell, mely önkonzisztensen számolja az elektromos tér változását, az elfutó elektronok keletkezését és a plazmában végbemenő atomfizikai folyamatokat. A kód lehetővé teszi a gázbefecskendezéses kísérletek szimulációját, melyet a bejuttatott gáz dinamikájának megadásával és asszimilációs rátájával tudunk jellemezni.
Célom az ASDEX-en végzett kísérletekben tapasztalt trendek megértése a szimulációk segítségével, melyhez széles tartományokon vizsgáltam a gázbefecskendezés paramétereinek hatását, illetve a különböző kezdeti hőmérséklet- és sűrűségprofilok okozta különbségeket is. Mivel a kísérletekből számos adatsor rendelkezésünkre áll, lehetőség adódik az egyedi esetek különböző paramétereinek időbeli lefolyásának részletes összehasonlítására is.
Irodalom:
1. E. M. Hollmann et al.: Status of research toward the ITER disruption mitigation system, Physics of Plasmas, vol. 22, 021802 (2015)
2. G. Papp et al..: The effect of ITER-like wall on runaway electron generation in JET. Nuclear Fusion, vol. 53, 123017 (2013)
