Anomální difuze iontů v modelech turbulentního okrajového plazmatu tokamaku

• Název práce v češtině: Anomální difuze iontů v modelech turbulentního okrajového plazmatu tokamaku
• Název v anglickém jazyce: Anomalous Ion Diffusion in Models of Turbulent Edge Tokamak Plasma
• Akademický rok vypsání: 2005/2006
• Typ práce: diplomová práce
• Jazyk práce: čeština
• Ústav: Ústav teoretické fyziky (32-UTF)
• Vedoucí / školitel: doc. Ing. Ladislav Krlín, DrSc.
• Řešitel: skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 10.11.2005
• Datum zadání: 10.11.2005
• Datum a čas obhajoby: 10.09.2007 00:00
• Datum odevzdání elektronické podoby: 10.09.2007
• Datum proběhlé obhajoby: 10.09.2007
• Oponenti: Ing. Vojtěch Svoboda, CSc.

Zásady pro vypracování

Experimentálně bylo zjištěno, že v okrajovém plazmatu tokamaku se generují turbulentní fluktuace hustoty elektronů a následovně elektrostatická turbulence. Ta má podstatný vliv na anomální difuzi iontů plazmatu a na udržení plazmatu.

V ÚFP AV ČR se provádí studium tohoto anomálního jevu na jednoduchém modelu prostorově periodického potenciálu. Na něm se prokázalo, že tato anomalita může být způsobena superdifuzí, která je spojována s existencí tzv. Lévy walk a obecněji s „podivnou kinetikou“. Ta souvisí ze studiem Poincarého zobrazení sledovaného modelu a zejména s existencí „ostrovů kolem ostrovů“ v těchto zobrazeních.

Úkolem diplomanta by bylo pokračovat v těchto studiích.
Především by měl provést důkladnou rešerši literatury, která pojednává o podivné kinetice a Lévy walk. Další aktivita, analytická i simulační by se týkala dokončení studia dynamiky částic v ve zmíněném modelu, zejména vzájemným vztahem mezi amplitudou periodického potenciálu, topologií zmíněných „ostrovů kolem ostrovů“ a charakterem difuze částic. Ta by se měla určovat z variancí jednotlivých trajektorií, přičemž se předpokládá užít velké množství těchto trajektorií.

Další aktivita by měla směřovat k přiblížení zmíněného modelu k realistickým průběhům potenciálu, detekovaného experimentálně. Zde by měla být zachycena závislost difuze na časově proměnných amplitudách potenciálu, na vlivu dalších prostorových harmonických potenciálu, a na časové translaci zmíněného potenciálu. Pokud bude v ÚFP dokončen rozbor experimentálních dat turbulentního potenciálu, měl by diplomant provést první diskusi difuze v tomto realističtějším modelu.

Seznam odborné literatury

[1] M.F. Shlesinger, G.M. Zaslavsky: Nature vol. 363, 1993
[2] J. Klafter et al.: Lévy Flights and Related Topics in Physics, Lectures Notes in Physics,
450, 1994.
[4] G.M. Zaslavsky et al.: Chaos 7(1) 1997.
[5] G.M. Zaslavsky: J. Plasma Physics 59, 1998.
[6] L. Krlín et al.: Plasma Phys. Controll. Fusion 41, 1999.
[7] K. Maršálek: Diplomová práce, ČVUT 2003.
[8] J. Horák, L. Krlín, A. Raidl: Deterministický chaos a jeho fyzikální aplikace,
ACADEMIA 2003.

Předběžná náplň práce

Diplomová práce je pokračováním studia vlivu turbulence okrajového plazmatu na anomální difuzi iontů prováděné v ÚFP AV ČR. Na stávajícím modelu (prostorově periodickém a staciovárním) bude vyšetřován vliv amplitudy periodického potenciálu na anomální difuzi a vliv několika modifikací, které přiblíží studovaný model již existujícímu experimentálně naměřenému potenciálu na tokamaku CASTOR. Tyto modifikace budou tvořeny periodicky časově proměnou amplitudou potenciálu (simulující časové změny potenciálu), dále rovnoměrným pohybem prostorově periodického potenciálu v preferovaném směru (simulujícímu experimentálně zjištěnému pohybu potenciálních struktur v poloidálním směru) a vlivu dalších prostorových harmonických potenciálu (simulujíci vliv odchylek skutečného potenciálu od modelového prostorově periodického). Tyto změny by měly pomoci vysvětlit mechanismus difuze v připravované rozsáhlé studii ÚFP AV ČR, která bude studovat dynamiku částic na skutečně naměřeném potenciálu.