Elfutó elektronok és fütyülő hullámok kölcsönhatása tokamak plazmákbaN

Az előadások a következő témára: "Elfutó elektronok és fütyülő hullámok kölcsönhatása tokamak plazmákbaN"— Előadás másolata:

1 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

2 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

3 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

4 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

5 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

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

7 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

8 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

9 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

10 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

11 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

12 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

13 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

14 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