velikost textu

Study of probe diagnostics of tokamak edge plasma via computer simulation

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Study of probe diagnostics of tokamak edge plasma via computer simulation
Název v češtině:
Studium sondových diagnostik okrajového plazmatu v tokamaku pomocí počítačových simulací
Typ:
Disertační práce
Autor:
Mgr. Aleš Podolník
Školitel:
doc. RNDr. Radomír Pánek, Ph.D.
Oponenti:
Jordan Cavalier, Dr.
RNDr. Štěpán Roučka, Ph.D.
Konzultanti:
doc. Mgr. Pavel Kudrna, Dr.
Mgr. Michael Komm, Ph.D.
Id práce:
131603
Fakulta:
Matematicko-fyzikální fakulta (MFF)
Pracoviště:
Ústav fyziky plazmatu AV ČR, v.v.i. (32-UFPAV)
Program studia:
Fyzika (P1701)
Obor studia:
Fyzika plazmatu a ionizovaných prostředí (4F2)
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
28. 6. 2019
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Angličtina
Klíčová slova:
Langmuirova sonda, simulace, particle-in-cell, tokamak, Poissonova rovnice, COMPASS
Klíčová slova v angličtině:
Langmuir probe, simulation, particle-in-cell, tokamak, Poisson equation, COMPASS
Abstrakt:
Abstrakt Tato dizertační práce se zabývá studiem interakce plazmatu tokamaku se stěnou za pomocí počítačového modelování, a to zejména na zkoumání sondových diagnostik. Tokamakové plazma je v ní simulováno pomocí particle-in-cell modelu SPICE pracujícího ve dvou a třech pros- torových rozměrech. V rámci práce byl model SPICE rozšířen o paralelní výpočet Poissonovy rovnice a modul pro výpočet rovnice vedení tepla. Pomocí modelu SPICE byly provedeny simulace zaměřené na napodobení měření voltampérových charakteristik Langmuirových sond a to ve dvou různých geometriích. První z nich, simulace tzv. sond zarovnaných s povrchem (flush-mounted), srovnávaly běžně používané způsoby analýzy voltampérových charakteristik za účelem stanovení limitů, ve kterých lze spolehlivě získávat parametry plazmatu těmito meto- dami. Druhá sada simulací se zaobírala standardním válcovým hrotem vyčnívajícím do plaz- matu za účelem zkoumání její efektivní sběrné plochy, jejíž znalost umožňuje měření elektronové hustoty. Bylo zjištěno, že efektivní sběrná plocha je snižována vlivem útlumu hustoty v mag- netickém pre-sheathu před hlavicí nesoucí sondu a zároveň zvyšována záchytem Larmorovsky rotujících částic ze vzdálenosti odpovídající jejich gyračnímu poloměru. Tyto výsledky byly potvrzeny srovnáním s měřením na tokamaku COMPASS. Klíčová slova Langmuirova sonda, simulace, particle-in-cell, tokamak, Poissonova rovnice, COMPASS 1
Abstract v angličtině:
Abstract The aim of the thesis is to examine plasma-wall interaction using computer modeling. Tokamak- relevant plasma conditions are simulated using the particle-in-cell model family SPICE working in three or two dimensions. SPICE model was upgraded with a parallel Poisson equation solver and a heat equation solver module. Plasma simulation aimed at synthetic Langmuir probe measurements were performed. First set considered a flush-mounted probe and the effect of variable magnetic field angle was studied with aim to compare existing probe data evaluation techniques and assess their operational space, in which the plasma parameters estimation via fit to the current-voltage characteristic is accurate. Second simulation set studied a protruding probe pin. Effective collecting area of such probe was investigated with intentions of density measurement collection. This area was found to be influenced by a combination of two factors. First, the density dampening inside the magnetic pre-sheath of the probe head, and the second, the extension of the area caused by Larmor rotation. A comparison with experimental results obtained at COMPASS tokamak was was performed, confirming these results. Keywords Langmuir probe, simulation, particle-in-cell, tokamak, Poisson equation, COMPASS 1
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Mgr. Aleš Podolník 31.18 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Mgr. Aleš Podolník 44 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Mgr. Aleš Podolník 44 kB
Stáhnout Posudek vedoucího doc. RNDr. Radomír Pánek, Ph.D. 92 kB
Stáhnout Posudek oponenta Jordan Cavalier, Dr. 45 kB
Stáhnout Posudek oponenta RNDr. Štěpán Roučka, Ph.D. 62 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby prof. RNDr. Jana Šafránková, DrSc. 150 kB