Elfutó elektronok és fütyülő hullámok kölcsönhatása tokamak plazmákbaN Kómár Anna MSc I. éves fizikus hallgató TDK konferencia 2011. november 16. Témavezető: Dr. Fülöp Tünde Konzulens: Dr. Pokol Gergő

Elfutó elektronok tokamakokban Csavart térszerkezet: toroidális áram Diszrupciókban és fűrészfog- összeomláskor (közel kritikus tér) Kölcsönhatás plazmahullámmal: növekedési ráta – csillapítás > 0 Súrlódási erő Energia Elfutó elektronok és fütyülő hullámok kölcsönhatása tokamak plazmákban 2011.11.16.

Az elektron-hullám kölcsönhatás elmélete Plazmahullám diszperziós relációja: Dielektromos tenzor válasz Növekedési ráta Perturbatív vizsgálat Imaginárius rész Elfutó elektronok és fütyülő hullámok kölcsönhatása tokamak plazmákban 2011.11.16.

A vizsgált esetek és közelítések Nagy elektromos tér Közel kritikus tér Eloszlásfüggvény: G. Pokol, PhD dolgozat, BME TTK, 2009 Eloszlásfüggvény: P. Sandquist, PoP 13(072108), 2006 Magnetoszonikus-fütyülő hullám Elektron-fütyülő hullám Ultrarelativisztikus rezonanciafeltétel Általános rezonanciafeltétel Elfutó elektronok és fütyülő hullámok kölcsönhatása tokamak plazmákban 2011.11.16.

Fütyülő hullámok Elektron-fütyülő hullám: , A. Kómár, BSc Szakdolgozat, BME TTK, 2011 Magnetoszonikus-fütyülő hullám: T. Fülöp et al., PoP 13(062506), 2006 Elfutó elektronok és fütyülő hullámok kölcsönhatása tokamak plazmákban 2011.11.16.

Általános rezonanciafeltétel Elfutó elektron szuszceptibilitások: eloszlásfüggvény alapján, ∫∫∫d3p Megjelenik egy rezonancia: implicit! Ultrarelativisztikus Általános eset Elfutó elektronok és fütyülő hullámok kölcsönhatása tokamak plazmákban 2011.11.16.

Mi indokolja a fütyülő hullám vizsgálatát? Rezonanciafeltétel fizikai, ha: Ultrarelativisztikus esetben ez: Általános esetben is vizsgálható: és vagy és és Fütyülő hullám Elfutó elektronok és fütyülő hullámok kölcsönhatása tokamak plazmákban 2011.11.16.

Növekedési ráta diszrupciók esetén E/Ec = 865, B = 2 T, ne = 5 ∙ 1019 m-3, nr = 3 ∙ 1017 m-3 Elektron-fütyülő hullám Magnetoszonikus-fütyülő hullám (Általános rezonancia) (Ultrarelativisztikus rezonancia) A maximumhoz tartozó energián vannak elfutó elektronok. Elfutó elektronok és fütyülő hullámok kölcsönhatása tokamak plazmákban 2011.11.16.

Növekedési ráta közel kritikus tér esetén E/Ec = 1,3 ; B = 2 T, ne = 5 ∙ 1019 m-3, nr = 3 ∙ 1017 m-3 Elektron-fütyülő hullám Magnetoszonikus-fütyülő hullám (Általános rezonancia) (Ultrarelativisztikus rezonancia) A maximumhoz tartozó energián nincsenek elfutó elektronok. Elfutó elektronok és fütyülő hullámok kölcsönhatása tokamak plazmákban 2011.11.16.

A leginstabilabb hullám Elektronok maximális energiája: ~300 keV I. Klimanov et al., PPCF 49:L1-L6, 2007 leginstabilabb hullám E/Ec = 1,3 B = 2 T ne = 5 ∙ 1019 m-3 nr = 3 ∙ 1017 m-3 Elfutó elektronok és fütyülő hullámok kölcsönhatása tokamak plazmákban 2011.11.16.

Csillapítási ráták Csillapítási ráták: Ütközéses csillapítás: Konvektív csillapítás: Nagy hőmérsékleten: közel kritikus térnél M. Brambilla, PoP 2(4), 1994 G. Pokol, PPCF 50(045003), 2008 (Te = 20 keV, ni ~ 1019 m-3) Elfutó elektronok és fütyülő hullámok kölcsönhatása tokamak plazmákban 2011.11.16.

Stabilitási határ közel kritikus térben Lr = 0,2 m Lr = 0,4 m I. Klimanov et al., PPCF 49:L1-L6, 2007 Elfutó elektronok és fütyülő hullámok kölcsönhatása tokamak plazmákban 2011.11.16.

Összefoglalás Célok: elfutó elektron – hullám kölcsönhatás Eredmények: Diszrupciós eredmények vizsgálata nagyobb frekvenciákon Közel kritikus térben: leginstabilabb hullám meghatározása, stabilitásvizsgálat Eredmények: Általános rezonanciafeltétel → fütyülő hullám vizsgálata A korábbi diszrupciós eredmények kiterjesztése A leginstabilabb hullám közel kritikus tér esetén egy elektron-fütyülő hullám, k ≈ 1500 m-1 Stabilitás: nr > 1017 m-3 esetén destabilizálódik a hullám Elfutó elektronok és fütyülő hullámok kölcsönhatása tokamak plazmákban 2011.11.16.

Válaszok a bírálói kérdésekre Periodikus határfeltételek miatt diszkrét a hullám spektruma, de sűrű: G. Pokol et al., PPCF 50(045003), 2008 Az elfutó elektronok energiájuknak csak egy részét adják át a keltett hullámoknak (kis amplitúdó) Elfutó elektronok és fütyülő hullámok kölcsönhatása tokamak plazmákban 2011.10.14.