Fast ions and turbulent particle transport in tokamaks
Doctoral thesis, 2019
In this thesis we employ a simple one-dimensional electrostatic ``bump-on-tail'' model to qualitatively describe fast ion driven TAEs whose signals exhibit frequency sweeping. The frequency sweeping is tied to the formation and evolution of phase space structures known as holes and clumps in the non-thermal fast particle distribution. We have also made realistic simulations of particle transport driven by Ion Temperature Gradient (ITG) modes in JET plasmas heated by neutral beam injection (NBI). We study the turbulent transport using fluid, gyro-fluid and gyrokinetic simulations. Focus is on particle transport and the effect of the NBI generated fast ions on the density peaking and, finally, the influence of the NBI particle source on the density peaking.
NBI
numerical modelling
turbulence
drift waves
bump-on-tail
density peaking
Fusion plasma physics
wave-particle interaction
Author
Frida Eriksson
Chalmers, Space, Earth and Environment, Astronomy and Plasmaphysics
Impact of fast particles and nonlocal effects on turbulent transport in plasmas with hollow density profiles
44th EPS Conference on Plasma Physics, EPS 2017,;(2017)
Paper in proceeding
Kinetic theory of phase space plateaux in a non-thermal energetic particle distribution
Physics of Plasmas,;Vol. 22(2015)p. art.no. 092126-
Journal article
Directivity of frequency sweeping kinetic instabilities
40th EPS Conference on Plasma Physics, EPS 2013; Espoo; Finland; 1 July 2013 through 5 July 2013,;Vol. 1(2013)p. 421-424
Paper in proceeding
F.Eriksson, M.Oberparleiter, A.Skyman, H.Nordman, P.Strand, A.Salmi, T.Tala Impact of fast ions on density peaking in JET:fluid and gyrokinetic modelling
F.Eriksson, E.Fransson, M.Oberparleiter, H.Nordman, P.Strand, A.Salmi, T.Tala Interpretative and predictive modelling of JET collisionality scans
Kan vi bygga en sol här på jorden? Ja det kan vi men i nuläget kräver de så kallade fusionsanläggningarna mer energi än vi får ut. Nästa generations fusionsanläggning, som just nu byggs i Frankrike, ska generera nettoenergi. Det är ett internationellt projekt som vi i Sverige är med på.
Energin i solen kommer från fusionsreaktioner mellan laddade partiklar i ett plasma som innesluts av gravitation. För att generera fusionsenergi här på jorden kommer fusionsreaktionen mellan väteisotoperna deuterium och tritium utnyttjas vilket resulterar i en heliumisotop, en neutron och, viktigast av allt, energi. Temperaturen som krävs för att ha tillräckligt hög sannolikhet för denna fusionsreaktion är högre än den i solens kärna. Vid dessa temperaturer kommer väteisotoperna vara joniserade och bilda ett plasma. De laddade partiklarna i plasmat interagerar med elektromagnetiska fält vilket utnyttjas i en tokamak. En tokamak är en torusformad fusionsanläggning där magnetfält används för att innesluta plasmat. Detta magnetfält skapas av externa spolar samt genom att en ström drivs genom plasmat. Energieffekten som kan genereras beror bland annat på densiteten av partiklar i plasmat. På grund av stabilitetsskäl kan inte densiteten vara för stor på kanten av plasmat så den radiella densitetsprofilen blir viktig. I denna avhandling använder vi olika numeriska modeller för att studera den småskaliga turbulenta transporten av partiklar som tillsammans med partikelkällor bestämmer densitetsprofilen i plasmat. Vi studerar också hur högenergetiska partiklar, som bildats från externa uppvärmningsprocesser samt funktionsreaktionerna, påverkar profilen. Till sist använder vi en endimensionell modell för att studera interaktionen mellan högenergetiska partiklar och så kallade toroidala Alfvén vågor vilket också leder till partikeltransport.
Driving Forces
Sustainable development
Areas of Advance
Energy
Roots
Basic sciences
Learning and teaching
Pedagogical work
Subject Categories
Fusion, Plasma and Space Physics
ISBN
978-91-7905-136-5
Doktorsavhandlingar vid Chalmers tekniska högskola. Ny serie: 4603
Publisher
Chalmers
EA
Opponent: Dr Jeronimo Garcia, Senior researcher and group leader at CEA France and Task force leader at JET, UK