Studies of plasma disruptions in the COMPASS tokamak

• Thesis title in Czech: Studium disrupcí plazmatu v tokamaku COMPASS
• Thesis title in English: Studies of plasma disruptions in the COMPASS tokamak
• Key words: fúze|tokamak|disrupce|magnetick´a diagnostika|halo proudy
• English key words: fusion|tokamak|disruption|magnetic diagnostics|halo currents
• Academic year of topic announcement: 2016/2017
• Thesis type: dissertation
• Thesis language: angličtina
• Department: Department of Surface and Plasma Science (32-KFPP)
• Supervisor: prof. RNDr. Milan Tichý, DrSc.
• Author: hidden - assigned and confirmed by the Study Dept.
• Date of registration: 03.10.2016
• Date of assignment: 03.10.2016
• Confirmed by Study dept. on: 04.10.2016
• Date and time of defence: 16.12.2022 10:00
• Date of electronic submission: 21.10.2022
• Date of submission of printed version: 01.12.2022
• Date of proceeded defence: 16.12.2022
• Opponents: prof. Guido Van Oost
• Advisors: Mgr. Josef Havlíček, Ph.D.

Guidelines

— Seznámení se s problematikou disrupcí a rešerše literatury.
— Seznámení se s diagnostickými systémy dostupnými na tokamaku COMPASS. Předpokládá se využití magnetické diagnostiky, rychlých viditelných kamer, tomografických optických systémů, případně i sondové diagnostiky.
— Zpracování již existujících i nově naměřených dat, porovnání výsledků různých diagnostik, návrh a realizace dedikovaných experimentálních měření.
— Partikulárním tématem budou toroidální asymetrie během disrupcí.

References

Hutchinson I.H. (2002): Principles of Plasma Diagnostics. Cambridge University Press.
Wesson J. (2011): Tokamaks. Fourth Edition. Oxford University Press.
Miyamoto K. (1989): Plasma Physics for Nuclear Fusion. The MIT Press, Cambridge.
Gerasimov S.N. (2015): JET and COMPASS asymmetrical disruptions. Nucl. Fusion 55 113006.
Další časopisecká literatura podle dohody s vedoucím práce. / Other literature will be suggested by the supervisor according to actuals needs of the research.

Preliminary scope of work

Disrupce plazmatu v tokamaku jsou důležitým fyzikálním jevem, kdy dochází k náhlé ztrátě udržení plazmatu a k prudkému poklesu proudu v plazmatu. Disrupce plazmatu mohou být způsobeny různými důvody - nestabilitami v plazmatu, selháním sytémů řízení nebo chybou obsluhy tokamaku.
Během disrupcí dochází k výraznému mechanickému namáhání konstrukčních struktur tokamaku a k tepelnému zatížení první stěny. Nebezpečnost disrupcí z hlediska životnosti součástí tokamaku roste s velikostí tokamaku. Přípustný počet disrupcí z maximálních parametrů plazmatu bude v tokamaku ITER velmi omezený, přestože je vakuová komora a podpůrná struktura tokamaku navržena pro maximální odolnost vůči disrupcím.

Studium příčin, průběhu a důsledků disrupcí je proto důležitým tématem v oboru fúzního výzkumu. Úkolem doktoranda bude zejména:
— Seznámení se s problematikou disrupcí a rešerše literatury.
— Seznámení se s diagnostickými systémy dostupnými na tokamaku COMPASS. Předpokládá se využití magnetické diagnostiky, rychlých viditelných kamer, tomografických optických systémů, případně i sondové diagnostiky.
— Zpracování již existujících i nově naměřených dat, porovnání výsledků různých diagnostik, návrh a realizace dedikovaných experimentálních měření.
— Partikulárním tématem budou toroidální asymetrie během disrupcí.

Jak vyžaduje výzkum fyziky horkého plazmatu, experimentální část práce bude týmová. Tokamak COMPASS je součástí evropského programu EURATOM v rámci konzorcia EUROfusion a výzkum probíhá v mezinárodní spolupráci. Předpokládají se stáže doktoranda na velkých evropských zařízeních typu tokamak a účast na mezinárodních vědeckých konferencích. Doktorand bude publikovat dosažené výsledky v mezinárodních recenzovaných časopisech.

http://physics.mff.cuni.cz/kfpp/php/dis-abs.php?id=317

Preliminary scope of work in English

Tokamak plasma disruptions are an important physics phenomenon, where a sudden loss of plasma confinement occurs, accompanied by a plasma current drop. Plasma disruptions can be caused by various reasons – plasma instabilities, failures of control systems or mistakes of a tokamak operator.
Significant mechanical stresses acting on a tokamak structure and heat loads on the first wall are present during the disruptions. Dangers of disruptions with respect to the tokamak lifespan increase with tokamak size. Therefore, the maximal number of disruptions from maximal plasma parameters is strongly limited for ITER tokamak, despite the fact that the vacuum vessel and the support structure is designed to be resistant to disruptions.

Study of disruptions reasons, progression and consequences is therefore an important topic in fusion research. The tasks for the PhD student will be:
— Become familiar with physics of disruptions and do research of literature.
— Become familiar with diagnostic systems available on the COMPASS tokamak. It is expected that magnetic diagnostics, fast visible cameras, tomographic optical systems, and eventually probe diagnostics will be used.
— Perform analysis of existing and newly measured data; draw a comparison of results derived from different diagnostics; prepare and realize dedicated experiments.
— The particular topic will be toroidal asymmetries during disruptions.

The experimental part of the work will be performed as a team task. The COMPASS tokamak is a part of the European programme EURATOM within the EUROfusion consortium. The research is performed in the international collaboration. The PhD student will spend a part of the studies by visiting of other European tokamaks. Results of the study will be published in international reviewed journals and presented on international conferences.

http://physics.mff.cuni.cz/kfpp/php/dis-abs.php?id=317