Plasmarotation - Modellierung der Plasmarotation in Tokamaks

Projekt: Foschungsprojekt

Beschreibung

Das Tokamak-Konzept stellt hinsichtlich zukünftiger Fusionsrektoren, die auf magnetischem Einschluss des Plasmas beruhen, den Schwerpunkt der Forschungsaktivitäten dar. In einer weltweiten Kollaboration wird derzeit das nächste Großexperiment dieses Typs, ITER, in Frankreich gebaut. Unter vielen anderen Problemen, die ebenfalls mit der Plasmaphysik in Verbindung stehen, erweist sich die Rotation des Plasmas als eine der wichtigen Größen. Innerhalb des europäischen Fusionsforschungsprogramms befasst sich eine spezielle Arbeitsgruppe mit verschiedenen experimentellen, theoretischen und numerischen Problemen, die sich durch die Plasmarotation ergeben. Das Ziel dieser Arbeitsgruppe ist es, ein breiteres Verständnis über dieses Gebiet zu gewinnen und bessere Informationen für das ITER-Projekt zur Verfügung zu stellen. Die Technische Universität Graz trägt ihrerseits zu diesem Unterfangen mit der numerischen Berechnung der neoklassischen toroidalen Viskosität aufgrund von nicht-resonanten magnetischen Störungen bei. Im Gegensatz zu Stellaratoren sind die nicht-achsensymmetrischen Störungen des Magnetfeldes in Tokamaks relativ klein. Aus diesem Grund können diese Störungen für eine Vielzahl von Regimen bezüglich ihrer Amplitude störungstheoretisch behandelt werden. Es kann gezeigt werden, dass diese quasilinearen Regimes der Plasmarotation eine wichtige Rolle bei Plasmen im Reaktormaßstab spielen. Sie werden dabei stark von Impulsquellen beeinflusst, welche von nicht-achsensymmetrischen Störungen des elektromagnetischen Feldes herrühren. Die Berechnung dieser Impulsquellen kann auf eine Auswertung der Teilchenflussdichte reduziert werden, die wiederum durch Lösen der linearisierten gyrokinetischen Gleichung erhalten wird. Für gewöhnlich wird die Plasmarotation in einen poloidalen und einen toroidalen Anteil aufgespalten. Für beide Anteile können analytische Lösungen nur ermittelt werden, wenn vereinfachende Annahmen bezüglich des Transportregimes, der Geometrie und des Coulombstoßmodells getroffen werden. Dies schränkt die Anwendbarkeit der analytischen Resultate stark ein und somit wird das vorgeschlagene Projekt numerische Modelle und einhergehend ein detaillierteres Verständnis für die poloidale und toroidale Plasmarotation liefern. Die Arbeiten werden auf dem existierenden Code NEO-2 basieren, welcher Schritt-für-Schritt adaptiert wird. Zum Abschluss werden Resultate für realistische Konfigurationen wie ITER, JET, ASDEX Upgrade und DIII-D berechnet.
StatusAbschlussdatum
Tatsächlicher Beginn/ -es Ende1/10/1230/09/14