Guszejnov Dávid Fizikus BSc, 2. évfolyam Konzulens: Pokol Gergő

Az előadások a következő témára: "Guszejnov Dávid Fizikus BSc, 2. évfolyam Konzulens: Pokol Gergő"— Előadás másolata:

1 Guszejnov Dávid Fizikus BSc, 2. évfolyam Konzulens: Pokol Gergő
A COMPASS tokamakra építendő atomnyaláb diagnosztika tervezésének támogatása szimulációk segítségével Guszejnov Dávid Fizikus BSc, 2. évfolyam Konzulens: Pokol Gergő

2 Vázlat Fúziós bevezető Atomnyalábdiagnosztika (BES, ABP)
RENATE szimulációs kód Megfigyelési tartomány kijelölése RENATE validáció Az ideális detektor keresése Fűtőnyaláb hatása A COMPASS tokamakhoz végzett számítások eredményei Az eredmények alkalmazása

3 Fúziós bevezető, tokamak
Legígéretesebb reakció A fúziós energiatermelés feltételei Coulomb-gát legyőzése Lawson-kritérium Mágneses összetartás Plazmaáram Radiális irány Toroidális irány Poloidális irány

4 A COMPASS tokamak COMPact ASSembly 1989-2002 Culham (UK) 2008 Prága
ITER-releváns geometria Plazmaszéli effektusok tanulmányozása

5 Atomnyaláb-emissziós spektroszkópia
BES (Beam Emission Spectroscopy) Aktív diagnosztika Működése Ionnyaláb gyorsítása Nyaláb semlegesítése és belövése Ütközéses gerjesztődés, spontán emisszió Karakterisztikus sugárzás detektálása Felhasználhatósága Plazma sűrűségprofiljának meghatározása Plazma sűrűségfluktuációk mérése

6 Atomnyaláb szonda ABP (Atomic Beam Probe) A BES kiegészítője Működése
Atomnyaláb belövése (BES mintára) Ütközéses ionizáció Jellemző pálya Detektorral való befogás Felhasználhatósága Sűrűség és áramfluktuációk meghatározása

7 RENATE szimulációs kód
Rate Equations for Neutral Alkali-beam TEchnique Funkciói Plazmával való reakciók rátaegyütthatóinak kiszámítása BES diagnosztika szimulátor Adott plazmaparaméterekre és mágneses geometriára Kiszámítja a fényprofilt és a detektált fotonszámokat Megkötések (optikai modul) Camera obscura modell, látóvonalak használata A megfigyelés azonos poloidális síkból történik

8 Fényprofilok vizsgálata
Fényprofil: nyalábmenti emittált intenzitás-eloszlás Híg plazmák Sűrű plazmák

9 RENATE validáció A fényprofilokat számoló modul már validált (SIMULA)
További modulok validációja szükséges Validáció egy a TEXTOR tokamakon végzett mérés adataival Lépései Szimuláció a mérési paraméterekre (100%-os átvitel) Az eredmények a szűrő átvitelével való korrigálása Mért adatok alapján az optikai átvitel kiszámítása TEXTOR BES optikai átvitelének becslése a tervek alapján Optikai átvitelek összehasonlítása

10 Validáció eredménye ~16% ~60% Szimulált optikai átvitel
Becsült optikai átvitel ~16% ~60%

11 Lehetséges mérési elrendezések
Eredeti konfiguráció BES gyors: középső port BES lassú: középső port ABP: szélső port Újabb elrendezés Másik toroidális pozíció BES gyors: szélső port

12 Átlagosan detektált fotonszámok és a hozzájuk tartozó zaj/jel aránya
4% 0,2% Forrás: D. Dunai, S. Zoletnik, J. Sárközi: Avalanche Photodiode based Detector for Beam Emission Spectroscopy, Review of Scientific Instruments, to be published

13 Probléma a szélső porttal
Szélső port előnyei Több begyűjtött fény Jobb optikai átvitel Könnyebb hozzáférhetőség Probléma A plazma fűtőnyalábja ütközik a diagnosztikai nyalábbal Okozott hiba becsülhető a RENATE segítségével Becslés feltétele Az atomos H hatáskeresztmetszetei nem térnek el lényegesen a szabad protonétól és elektronétól

14 Kritikus sűrűségek A fűtőnyaláb hatása modellezhető úgy, mintha a plazma sűrűbb lenne Kritikus sűrűség : a fűtőnyalábot reprezentáló sűrűségnövekedés Központi sűrűség Átjutási faktor Kritikus sűrűség /m3 3% 1, /m3 /m3 12% 5, /m3

15 A fűtőnyalábbal való ütközés csak elhanyagolható hibát okoz.
Fűtőnyaláb hatása ~4% maximális eltérés A fűtőnyalábbal való ütközés csak elhanyagolható hibát okoz.

16 A COMPASS tokamakhoz végzett számítások eredményei
Megfigyelési tartomány: első 20 cm Detektorok száma: 20 db Ideális detektortípus: APD (zaj/jel: 0,002-0,04) A fűtőnyalábbal való ütközés által okozott hiba elhanyagolható A megfigyelőrendszert érdemes áthelyezni

17 Az eredmények alkalmazása
Előrelépések A COMPASS BES diagnosztika megfigyelési tartománya az első 20 cm A gyors mintavételezésű megfigyeléshez APD detektorokat fognak használni Az APD a szélső portba került, egyelőre az ABP-vel felváltva fog üzemelni

18 Köszönetnyilvánítás Pokol Gergő Anda Gábor Petravich Gábor Réfy Dániel
COMPASS adatok Petravich Gábor TEXTOR BES tervek, adatok Réfy Dániel Validáció mérési paraméterek Dunai Dániel TEXTOR mérési adatok

19 Köszönöm a figyelmet!