Analysis of ICRH of H and He-3 minorities in D and D-T plasmas in JET
Kirill Amelin · KTH Publication Database DiVA (KTH Royal Institute of Technology) · 2016
Kärnfusion är en i praktiken outtömlig energikälla och en av kandidaterna till att ersätta fossila bränslen. Det är en ren energikälla som kan hjälpa oss att minska CO2 utsläpp utan att skapa långlivat radioaktivt avfall. Den mest lovande fusionsreaktionen är mellan deuterium och tritium som producerar en heliumkärna och en mycket energetisk neutron. Dock är tritium komplicerat att producera och hantera. I nuläget finns bara mycket små mängder tritium på jorden. Av denna anledning har endast ett litet antal experiment utförts med deuterium och tritium plasman. Därför är det viktigt att studera fysik hos deuterium-tritium plasma teoretiskt för att kunna göra prognoser för de kommande experiment. RF uppvärmning är en metod som används i plasmauppvärmning. Denna metod kommer att också finnas på ITER. Detta arbete behandlar uppvärmning av deuterium-tritium plasman med jon-cyklotron resonans på ett minoritetsjonslag som t.ex. väte eller helium-3 . I arbetet används en analytisk modell för jon-cyklotron uppvärmning baserad på tidigare forskning. Resultaten från den analytiska modellen har jämförts med resultaten från numeriska simuleringar som utförts med SELFO-koden för att utvärdera giltigheten av analytiska modellen. Framförallt kan den användas för att uppskatta hur vågenergin fördelas mellan de olika jonslagen, och volymsintegrerade fördelningsfunktionerna av snabba partiklar och deras energiinnehåll. Energiöverföringen från snabba minoritetsjoner till elektroner och termiska joner via Coulomb-kollisioner kan uppskattas till viss del. För fallet med helium-3 minoritet så finns det stora avvikelser mellan den analysiska och numeriska modellen för energiöverföringen. Båda modellerna visar att den bästa jon-uppvärmningen erhålls vid absorption på helium-3 joner. Slutsatsen av jämförelsen är att analytiska modellen kan användas för att återskapa flera viktiga resultat från simuleringarna.