Deutériumjég-pelletek behatolási mélységének meghatározása videódiagnosztikával

Átírás

1 Deutériumjég-pelletek behatolási mélységének meghatározása videódiagnosztikával Szepesi Tamás 26. június 14.

2 Tartalom 1. Pelletek és az ELM pace making 2. Pelletbelövő-rendszerek az ASDEX Upgrade tokamakon 3. A videódiagnosztika-rendszer 4. Behatolási mélység, pelletpálya 5. és a folytatás 2

3 Pelletek és ELM pace making (1) H-mód plazma - divertoros tokamakokban, nagy fűtésnél - nagy E-összetartás (τ E ), magas n, T, p - transzport gát pedestal sokkal jobb paraméterek a fúzióhoz ASDEX Upgrade Intranret DE: - nagy gradiensek a plazma szélén bizonyos módusok instabilak csatolódnak ELM-ek ELM-ek (edge localised mode) - MHD instabilitások a plazma szélénél - gyors (~ms) részecske- és energiaveszteség - több típus Stober, Nuclear Fusion 41,

4 Pelletek és ELM pace making (2) - a type III ELM-ek frekvenciája (ν ELM ) csökken a fűtési teljesítménnyel (P tot ) - tovább növelve a teljesítményt az ELM-ek eltűnnek - még nagyobb P tot -nál megjelennek a type I ELMek, frekvenciájuk nő a fűtési teljesítménnyel ΔW ELM f ELM τ E =,2W MHD Zohm, PPCF 38, type-i ELM: nagy berendezéseknél veszélyes Lang, NF 45, 52 pl. ITER divertor csúcsterhelése: 5 1 MW / m 2 (becslés) - ha f ELM nő: ΔW / ELM csökken (egyenletesebb terhelés) triggerelt ELM-ekre is! Az egyensúly beállásához idő kell (,1-,2s), ellenben a frekvencia azonnal követi f pel -t. Hol keletkezik az ELM? Karakterisztikus ideje (growth time)? Mi a max. triggerelési frekvencia? HFS / LFS pelletbelövések? 4

5 Pelletbelövő-rendszerek (1) Centrifuga centrifugális belövő elérhető sebességek: 24, 6, 88, 1 m/s pellet tömeg: ~ 1 2 D atom max. frekvencia: ~8 Hz Belonohy Éva szakdolgozata 5

6 Pelletbelövő-rendszerek (2) Blower-gun Leidenfrost-belövő elérhető sebességek: 8 3 m/s pellet tömeg: ~ 1 2 D atoms max. frekvencia: 1 Hz (9%-os megbízhatóság mellett) Cierpka 6

7 A videódiagnosztika-rendszer (1) Triggerek: - pellet monitorozó dióda - cutter + késleltetés Kocsis et al. Rev. Sci. Instrum 75, No. 11, p 4754, Nov. 24 7

8 A videódiagnosztika-rendszer (2) oldalnézet, hosszú expozíció oldalnézet, sokszoros rövid expozíció belövési irány belövési irány HFS LFS HFS LFS 8

9 A videódiagnosztika-rendszer (3) felülnézet, hosszú expozíció felülnézet, többszörös rövid expozíció HFS belövési irány HFS belövési irány LFS LFS 9

10 Behatolási mélység, pelletpálya (1) A behatolási mélység def. - távolság a szeparátrixtól (λ sep ) bonyolult kalibráció nincs meg minden pelletre (max. 5 Hz) toroidális elmozdulás elhanyagolva részletes térbeli információ a pelletpályáról, valós és mágneses koordinátákban törött pelletek észlelhetők (többszörös rövid exp.) belövőcső vége szeparátrix metszéspont vetített behatolás szeparátrix behatolás szeparátrix belövési irány 1

11 11 pelletpálya: - átlós metszéssíkok mentén a maximum értékek jelölik ki - pellet eleje és vége nehézkes lehet ( kézi rásegítés) Behatolási mélység, pelletpálya (2) 2 2 ) ( ) ( ), ( ), ( ), ( ), ( z z R R z R y x z R y x f f f f f f + = λ

12 Behatolási mélység, pelletpálya (3) pelletpálya: - empirikus képlet a pályára: R( t) = R z( t) = z θ ( t) = + v v t cos( φ) + b(v t sin( φ) t) a Pályaillesztés: a(?), b, φ ismeretlen meghatározható a teljes úthossz és a különböző profilok a pálya mentén 12

13 és a folytatás (1) Pelletpálya: - pályaillesztés folyamatban - paraméterek ( pálya görbülete) függése a plazma- és pelletparaméterektől - összehasonlítás egyszerű ablációs modellekkel (gyorsulás, görbült pálya) Behatolási mélység - definíció felülvizsgálata: értelmes-e egyáltalán a behatolási mélység? geometria-függő! (belövés helye, iránya lokális profilok) görbült pálya, de a modellekben egyenes! berendezés-függő! Nem lehet összehasonlítani más tokamakokkal (sztellarátorokkal)! lehetséges alternatíva: melyik fluxusfelületig jut el a pellet (hasonló problémák itt is) 13

14 és a folytatás (2) Blower-gun - a felülnézet igen jó, de ~2m távolból néz a pelletre rosszabb felbontás, kisebb fényerő jóval nehezebb kalibrálni (torzítás, pellet helye!!!) közelítések, kompromisszumok szükségesek (más optikával jobb? újra kell kalibrálni) - eddig összesen néhány kép!!! rossz hír: ASDEX Upgrade generáltor-meghibásodás üzem csak jövőre (~novembertől) 14

15 Köszönöm a figyelmet! 15