Skip to main content
SUPERVISOR
Zafarollah Kalantari,Akbar Parvazian
سیدظفراله کلانتری (استاد مشاور) اکبر پروازیان (استاد راهنما)
 
STUDENT
Ali Asghar Molavi Chobini
علی اصغر مولوی چوبینی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده فیزیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387

TITLE

Current drive and plasma particles diffusion by Fokker-Planck equation in NSTX,MAST.JETand DIII-D tokamaks
. One important method for fusion plasma heating is the using of radio waves. In recent years there has been considerable interest in generating steady-state currents in plasma with RF waves. In particular, it was predicted that these currents could be efficiently generated by waves having phase velocities several times the electron thermal speed. This prediction has been confirmed by numerous experiments in which the current was driven by lower-hybrid waves. These results allow us to contemplate a steady-state tokamak reactor in which the toroidal current is driven by lower-hybrid waves. From a theoretical point of view, the main component in these experiments is the dc electric field, which opposes the increase of the plasma current. The electric field is also present in schemes where the RF is used to recharge the transform at constant current. This theory was also predicted that RF energy could be efficiently converted to poloidal field energy, if the wave phase velocity were approximately equal to the electron runaway velocity. Poloidal field compresses the plasma and the plasma edge heats dissipation and it will prevent possible further treatment that leads to fusion for us. The interaction of radio-frequency waves with plasma is described by a Fokker-Planck equation with an added quasi-linear term that presence of such sentence can be searched in particle collisions.To solve this equation, take the plasma then to be azimuthally symmetric about the magnetic field and homogeneous, the Fokker-Planck equation then reduces to an equation in time and two velocity dimensions.This simplified model yields a wealth of interesting physics and furthermore illustrates the main numerical problems encountered in more complicated situations. In addition to the collision term, the equation will include the effects of externally injected RF power via a quasi-linear diffusion term, and a dc electric field. We have used LSC code for computation of the Fokker-Planck equation and simulation of lower hybrid waves injected. The Lower hybrid Simulation Code (LSC) is a computational model of lower hybrid current drive in the presence of an electric field. Details of geometry, plasma profiles and circuit equations are treated. Two-dimensional velocity space effects are approximated in a one-dimensional Fokker-Planck treatment. In this project, simulation of injected lower hybrid waves for NSTX,MAST,JET andDIII–D tokamaks have been performed. The results of this project show that spherical torus have better performance than torque tokamaks. This condition causes the fusion reaction self-sustaining realized, should be better and the possibility of nuclear fusion power and performance is provided. Key Words Lower hybrid waves (LH), Fokker-Planck equation, diffusion quasi-linear, LSC code, NSTX, MAST, JET andDIII–D tokamaks.
یکی از روش های مهم برای گرم کردن پلاسمای همجوشی استفاده از امواج رادیویی(RF) است، که در سالهای اخیر برای تولید جریان های حالت پایا در پلاسما به وجود آمده است. در عمل پیش بینی می شد که این جریان ها بتوانند به طور موثری به وسیله ی امواجی که سرعت های فاز چند برابر سرعت گرمایی الکترون دارند تولید شوند. این پیش بینی به وسیله آزمایش های متعددی که سوق جریان در آن ها توسط امواج دوگانه ی پایین (LH) ایجاد می شد، تایید شدند. نتایج حاصل از این آزمایش ها این امکان را فراهم آورد تا به یک راکتور همجوشی که جریان توروئیدی حالت پایای آن به وسیله امواج دوگانه ی پایین ایجاد می شود، اندیشیده شود. از نقطه نظر تئوری، مولفه اصلی در چنین آزمایش هایی میدان الکتریکی مستقیم(dc) است که با جریان پلاسما مخالفت می کند و در جایی که امواجRF برای افزایش جریان پلاسما به کار می روند نیز حضور دارد. این تئوری همچنین پیش بینی می کند که اگر سرعت فاز موج به طور تقریبی برابر با سرعت فرار الکترون باشد، انرژی توان RF به طور موثر به انرژی میدان پولوئیدی تبدیل می شود و این میدان پولوئیدی پلاسما را متراکم کرده و از اتلاف گرمای پلاسما در لبه های آن جلوگیری می کند و امکان برخورد بیشتر منجر به همجوشی را برای ما فراهم می آورد. برهمکنش امواجRF با پلاسما توسط معادله ی فاکر- پلانک و به وسیله یک جمله دیفیوژن شبه خطی توصیف می شود، که دلیل حضور چنین جمله ای را می توان در برخوردهای ذرات جستجو کرد. از آنجایی که این برخوردها اساسا جفتی و دوتایی هستند، چنین جمله برخوردی وارد معادله ی فاکر-پلانک می شود که تاثیر توان RF را به طور کامل در بر می گیرد. برای حل چنین معادله ای، پلاسما را همگن و دارای تقارن محوری حول میدان مغناطیسی توروئیدی فرض کرده و بنابراین معادلات فاکر- پلانک به معادله با یک بعد زمان و دو بعد سرعت کاهش می یابد، و حل محاسباتی این معادله در فضای فاز امکان پذیر می شود. برای حل محاسباتی معادله ی فاکر- پلانک و شبیه سازی تزریق امواج دوگانه ی پایین از برنامه LSC استفاده کردیم.برنامه LSC، یک برنامه ی محاسباتی و شبیه سازی امواج LH در حضور میدان الکتریکی است که جزئیات هندسی، پروفایل داده هاو معادلات مورد نیاز را به طور کامل در خود دارد. در این پروژه حل محاسباتی معادله ی فاکر- پلانک و شبیه سازی تزریق امواج دوگانه ی پایین برای توکامک های NSTX، MAST، JET و DIII–D انجام گرفت. نتایج حاصل از این پروژه کارایی بالاتر توکامک هایکروی(ST)در مقایسه با توکامک های چنبره ای بزرگ، را نشان می دهد که باعث می شود شرط تحقق واکنش همجوشی خود نگهدار، بهتر صورت بگیرد و امکان همجوشی هسته ای با توان و کارایی بالاتری فراهم آید. کلمات کلیدی موج دوگانه ی پایین(LH)، معادله ی فاکر- پلانک، دیفیوژن شبه خطی، برنامه محاسباتی LSC، توکامک های NSTX، MAST، JET و DIII–D

ارتقاء امنیت وب با وف بومی