Change search
ReferencesLink to record
Permanent link

Direct link
Analysis of ICRH of H and He-3 minorities in D and D-T plasmas in JET
KTH, School of Electrical Engineering (EES).
2016 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [sv]

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.

Abstract [en]

Nuclear fusion is potentially a source of practically endless energy. It is one of the candidates to replace fossil fuels in the future. Fusion is also a source of clean energy, which should make a positive environmental impact. It can decrease the CO2 emission without creating any long-lived radioactive waste. The most promising fusion reaction is between deuterium and tritium that produces a helium atom and a highly energetic neutron. However, tritium is complicated to manufacture and handle, so its supply on Earth is currently limited. For this reason, only a small number of deuterium-tritium plasma experiments have been performed. Therefore, it is important to study the physics of the deuterium-tritium plasma to be able to make predictions for the future experiments. The topic addressed in this project is radio frequency heating, which is one of the main plasma heating methods. This method will also be applied in the future ITER experiment. The goal is to study how ion cyclotron resonance heating of hydrogen and helium-3 minorities performs in deuterium-tritium plasma. An analytical model based on previous research is presented in the report. The results from this analytical model are compared with the results from the numerical simulations performed using SELFO code to evaluate the validity of the analytical model. It is shown that the approximate analytical model provides viable estimations for power partition, fast ion population and their energy content. Collisional power transfer from minority to bulk plasma ions and electrons can be estimated to a certain extent, although a deviation from the numerical simulations are found when heating the helium-3 minority. Nevertheless, helium-3 minority fundamental resonance heating is shown to result in the strongest bulk plasma heating. The conclusion is that the analytical model can be used to recreate several important results of the simulations.

Place, publisher, year, edition, pages
2016. , 42 p.
Series
TRITA-EE, ISSN 1653-5146 ; TRITA EE 2016:102
National Category
Electrical Engineering, Electronic Engineering, Information Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-196880OAI: oai:DiVA.org:kth-196880DiVA: diva2:1049495
Examiners
Available from: 2016-11-24 Created: 2016-11-24 Last updated: 2016-11-24Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(2293 kB)7 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 2293 kBChecksum SHA-512
0f24d5aa58132ddad7251094cb48a69ba2659f5f9605674ad724301c967565196fae6e173fb202b8d87b68dc0dc61e38a9d4475a3597bd3d4e458eaf116a81c8
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
School of Electrical Engineering (EES)
Electrical Engineering, Electronic Engineering, Information Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 7 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

Total: 29 hits
ReferencesLink to record
Permanent link

Direct link