Nopeat ionit ja liikemäärän kulkeutuminen JET-tokamakin plasmoissa

Antti Salmi

Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

Abstrakti

Nopeat ionit ovat erottamaton osa fuusioplasmoja. Niitä voidaan tuottaa sähkömagneettisten aaltojen avulla tai suihkuttamalla ne plasmaan energisinä neutraaleina. Nopeita ioneja käytetään kuumentamaan ja pyörittämään plasmaa, virranajossa sekä plasman ominaisuuksien ja koossapidon tutkimiseen. Tulevaisuuden voimalaitoksissa fuusioreaktioissa syntyvät nopeat ionit toimivat plasman pääasiallisena lämmönlähteenä. Nopeiden ionien ilmiöiden ymmärtäminen ja niiden hallinta ovat tärkeitä fuusiovoimaloiden operoinnin kannalta. Tässä väitöstyössä käytetään ja kehitetään numeerisia laskentaohjelmia selittämään nopeisiin ioneihin liittyviä koetuloksia Englannissa sijaitsevassa fuusiokoelaitoksessa (JET). Tutkimuksen kohteina ovat nopeiden ionien äkillinen väheneminen korkeilla energioilla radiotaajuuskuumennuksen yhteydessä, nopeiden ionien aiheuttama toroidaalinen vääntö magneettikentän ryppyisyyden vaikutuksesta ja liikemäärän kulkeutumisen ominaisuudet moduloituja neutraalisuihkuja käyttäen. Työssä todennettiin simuloinneilla, että ionien äärellinen pyörimissäde selittää kokeellisesti havaitun nopeiden ionien pienen lukumäärän korkeilla energioilla käytettäessä radiotaajuuskuumennusta. JET:n magneettikentän rypytyskokeissa havaitut plasman pyörimisen muutokset voitiin hiukkassimulointien avulla päätellä johtuvan pääasiassa nopeiden ionien synnyttämän väännön takia. Lopulta analyysit liikemäärän kulkeutumisesta useissa erilaisissa plasmoissa osoittivat, että liikemäärän kulkeutuminen ei ole pelkästään diffuusia ja että merkittäväksi osoittautunut koossapitoa parantava ajautumisnopeus kasvaa plasman ulkoreunaa lähestyttäessä. Plasman tiheysgradientin kasvattamisen havaittiin nopeasti kasvattavan ajautumisnopeutta, kun taas törmäyksellisyyden tai q-profiilin muutosten vaikutukset olivat pieniä. Työn tuloksia voidaan hyödyntää ITERin ja tulevien laitosten suunnittelussa ja plasman pyörimisen ennustuksissa.
Julkaisun otsikon käännösNopeat ionit ja liikemäärän kulkeutuminen JET-tokamakin plasmoissa
AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
  • Aalto-yliopisto
Valvoja/neuvonantaja
  • Salomaa, Ralf, Vastuuprofessori
  • Tala, Tuomas J., Ohjaaja, Ulkoinen henkilö
Kustantaja
Painoksen ISBN978-951-38-7467-4
Sähköinen ISBN978-951-38-7468-1
TilaJulkaistu - 2012
OKM-julkaisutyyppiG5 Tohtorinväitöskirja (artikkeli)

Sormenjälki

Sukella tutkimusaiheisiin 'Nopeat ionit ja liikemäärän kulkeutuminen JET-tokamakin plasmoissa'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

Siteeraa tätä