Deutériumjég-pelletek behatolási mélységének meghatározása videódiagnosztikával Szepesi Tamás
2006. június 14.
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
Pelletek és „ELM pace making” (1) H-mód plazma - divertoros tokamakokban, nagy fűtésnél - nagy E-összetartás (τE), 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, 1535
3
Pelletek és „ELM pace making” (2) - a type III ELM-ek frekvenciája (νELM) csökken a fűtési teljesítménnyel (Ptot) - tovább növelve a teljesítményt az ELM-ek eltűnnek - még nagyobb Ptot-nál megjelennek a type I ELMek, frekvenciájuk nő a fűtési teljesítménnyel 0 0 ΔWELM × f ELM × τ E = 0,2 WMHD Zohm, PPCF 38, 571-591
- type-I ELM: nagy berendezéseknél veszélyes
Lang, NF 45, 502
→ pl. ITER divertor csúcsterhelése: 5–10 MW / m2 (becslés) - ha fELM0 nő: ΔW / ELM csökken (egyenletesebb terhelés) ⇒ triggerelt ELM-ekre is! Az egyensúly beállásához idő kell (0,1-0,2s), ellenben a frekvencia azonnal követi fpel-t. „Hol” keletkezik az ELM? Karakterisztikus ideje (growth time)? Mi a max. triggerelési frekvencia? HFS / LFS pelletbelövések?
4
Pelletbelövő-rendszerek (1) Centrifuga centrifugális belövő •
elérhető sebességek: 240, 600, 880, 1000 m/s
Belonohy Éva szakdolgozata
•
pellet tömeg: ~ 1020 D atom
•
max. frekvencia: ~80 Hz
5
Pelletbelövő-rendszerek (2) Blower-gun Leidenfrost-belövő •
elérhető sebességek: 80 – 300 m/s
•
pellet tömeg: ~ 1020 D atoms
•
max. frekvencia: 100 Hz (90%-os megbízhatóság mellett)
Cierpka
6
A videódiagnosztika-rendszer (1)
Triggerek: - pellet monitorozó dióda - „cutter” + késleltetés
Kocsis et al. Rev. Sci. Instrum 75, No. 11, p 4754, Nov. 2004
7
A videódiagnosztika-rendszer (2) oldalnézet, hosszú expozíció
oldalnézet, sokszoros rövid expozíció
belövési irány
belövési irány
HFS
LFS
HFS
LFS
8
A videódiagnosztika-rendszer (3) felülnézet, hosszú expozíció
felülnézet, többszörös rövid expozíció
belövési irány
HFS
LFS
belövési irány
HFS
LFS
9
Behatolási mélység, pelletpálya (1) A behatolási mélység def. - távolság a szeparátrixtól (λsep) 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 10
Behatolási mélység, pelletpálya (2) pelletpálya: - átlós metszéssíkok mentén a maximum értékek jelölik ki - pellet eleje és vége nehézkes lehet („kézi” rásegítés)
( x0 , y0 ) → ( R0 , z0 )
⎫ ⎬ (x f , y f ) → (R f , z f ) ⎭
λ = ( R f − R0 ) 2 + ( z f − z0 ) 2
11
Behatolási mélység, pelletpálya (3) pelletpálya: - empirikus képlet a pályára:
R (t ) = R0 + v 0t cos(φ ) + b( v 0t ) a z (t ) = z0 − v 0t sin(φ )
θ (t ) = 0
Pályaillesztés: a(?), b, φ ismeretlen ⇒ meghatározható a teljes úthossz és a különböző profilok a pálya mentén
12
…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
…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
Köszönöm a figyelmet!
15
