Моделирование условий пробоя плазмы в токамаке ITER

Аминов Роман Мухаматнурович
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Описана математическая модель управления начальной стадией разряда в токамаке ITER. Начальная стадия делится на два этапа: до образования плазмы и после. На первом этапе должны создаваться условия для пробоя плазмы (достижение низкого уровня рассеянных полей и требуемого напряжения на обходе) с учетом заданных технологических ограничений и физических требований. На втором осуществляется подъем тока плазмы. При моделировании динамики токов учитываются геометрические и физические параметры вакуумной камеры и электромагнитной системы токамака ITER, включающей в себя активные и пассивные сверхпроводящие полоидальные катушки, расположенные снаружи вакуумной камеры.В качестве управляющих воздействий для модели рассматриваются законы изменения напряжений на управляющих катушках, начальные значения токов в них, а также величины их сопротивлений.

Токамаки представляют из себя сложные электрофизические устройства, в которых
существует большое количество конструктивных особенностей. Отличительная особен-
ность их в том, что они состоят из большого количества контуров, связанных между собой
индуктивно, т.е. из катушек с собственным источнимо питания (активных обмоток) и кату-
шек без наличия такового источника (пассивные обмотки, сама вакуумная камера). Стоит
отметить, что в таких контурах, токи протекающие в них, имеют прямую зависимость не
только от источника питания (если такой имеется), но также и от потока магнитного поля,
сцепленного с ними, т.е. от токов в соседствующих контурах.
Cоздаваемые контурами потоки играют определяющую роль для положения плаз-
менного шнура. Так же они играют большую роль в электромагнитной диагностике уста-
новки в целом. Из этого обстоятельства следует, что умение предсказывать эволюцию маг-
нитных потоков, создаваемых полоидальными контурами системы, является ключевым мо-
ментов при корректировке полученных экспериментальных данных.
По этой причине, наряду с конструктивными особенностями токамака, необходимо
учитывать и сценарий каждого отдельного разряда. Стоит отметить, что моделирование
динамики токов в полоидальных контурах токамака, есть также необходимое условие при
расчете программного управления разрядом.
Работу токамака можно разделить на четыре основных режима работы, а именно
на подготовку условий для пробоя, сам пробой, начальный подъем тока плазмы, обеспече-
ние равновесия и устойчивости плазменного шнура. И в зависимости от режима работы,
модели динамики токов установки будут отличаться друг от друга.
Все ведущие международные термоядерные исследования в области управляемого
термоядерного синтеза (УТС), в настоящее время, так или иначе связаны с международ-
ным проектом ITER. Целью которого является демонстрация технической и научной воз-
можностей выработки термоядерной энергии в мирных целях. ITER будет первым в мире
токамаком, способным вырабатывать тепловую энергию в промышленных масшатабах. По
информации с официального сайта установка должна заработать и получить первую плазму
к 2025 году. Проект ITER вобрал в себя многие научные и технические решения, получен-
ные в других, пусть и менее масштабных, но от того не менее значимых установках, к тому
же уже действующих. Особый интерес представляет сферический экспериментальный то-
камак Глобус-М, расположенный в ФТИ им. А.Ф. Иоффе (г. Санкт-Петербруг)[1-3]. На нем
удалось добиться интересных результатов в области получения, удержания и исследования
высокотемпературной плазмы, т.к. физика сферических токамаков очень близка к физике
связанной с ITER. Также исследования проводятся и на других установках, в частности
стоит упомянуть программу экспериментов на малых токамаках [4-7].
В данной работе будет рассмотрена физико-математическая модель динамики по-
лоидальных токов в камере токамака ITER в начальной стадии развития разряда [8-10].
Проблемы связанные с положением, формой и удержанием плазмы на следующих стадиях
разряда подробно рассмотрены в работах [11-15]. К начальной стадии развития относятся
два этапа. А именно, подготовка условий для пробоя плазмы (достижение низкого уровня
рассеянных магнитных полей в контрольных точках и требуемого напряжения на обходе
в центре области пробоя) и начальный подъем тока плазмы по заданному сценарию. Сто-
ит добавить, что рассмотренная здесь физико-математическая модель будет реализована
в виде отдельного ПО, позволяющего моделировать и визуализировать поведение токов в
электромагнитной системе токамака ITER, а также анализировать все полученные при мо-
делировании данные на предмет выполнения всех заданных технологических ограничений
и физических требований [16].
Режим подготовки пробоя плазмы в токамаке ITER включает в себя процесс предва-
рительного поднятия тока в катушках до определенных значений, длящийся примерно 300
сек. Затем следует пауза, длящаяся ориентировочно 3-4 сек, когда токи в катушках оста-
ются постоянными, что обеспечивает затухание токов по камере. Считается, что катушки
считаются охлажденными до рабочей температуры до начала работы установки.
При моделировании динамики токов учитываются геометрические и физические
параметры вакуумной камеры и электромагнитной системы токамака ITER, включающей
в себя активные и пассивные сверхпроводящие полоидальные катушки, расположенные
снаружи вакуумной камеры [8,9].
Постановка задачи

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Анна Н. Государственный университет управления 2021, Экономика и ...
    0 (13 отзывов)
    Закончила ГУУ с отличием "Бухгалтерский учет, анализ и аудит". Выполнить разные работы: от рефератов до диссертаций. Также пишу доклады, делаю презентации, повышаю уни... Читать все
    Закончила ГУУ с отличием "Бухгалтерский учет, анализ и аудит". Выполнить разные работы: от рефератов до диссертаций. Также пишу доклады, делаю презентации, повышаю уникальности с нуля. Все работы оформляю в соответствии с ГОСТ.
    #Кандидатские #Магистерские
    0 Выполненных работ
    Анна В. Инжэкон, студент, кандидат наук
    5 (21 отзыв)
    Выполняю работы по экономическим дисциплинам. Маркетинг, менеджмент, управление персоналом. управление проектами. Есть опыт написания магистерских и кандидатских диссе... Читать все
    Выполняю работы по экономическим дисциплинам. Маркетинг, менеджмент, управление персоналом. управление проектами. Есть опыт написания магистерских и кандидатских диссертаций. Работала в маркетинге. Практикующий бизнес-консультант.
    #Кандидатские #Магистерские
    31 Выполненная работа
    Дарья Б. МГУ 2017, Журналистики, выпускник
    4.9 (35 отзывов)
    Привет! Меня зовут Даша, я окончила журфак МГУ с красным дипломом, защитила магистерскую диссертацию на филфаке. Работала журналистом, PR-менеджером в международных ко... Читать все
    Привет! Меня зовут Даша, я окончила журфак МГУ с красным дипломом, защитила магистерскую диссертацию на филфаке. Работала журналистом, PR-менеджером в международных компаниях, сейчас работаю редактором. Готова помогать вам с учёбой!
    #Кандидатские #Магистерские
    50 Выполненных работ
    Ксения М. Курганский Государственный Университет 2009, Юридический...
    4.8 (105 отзывов)
    Работаю только по книгам, учебникам, статьям и диссертациям. Никогда не использую технические способы поднятия оригинальности. Только авторские работы. Стараюсь учитыв... Читать все
    Работаю только по книгам, учебникам, статьям и диссертациям. Никогда не использую технические способы поднятия оригинальности. Только авторские работы. Стараюсь учитывать все требования и пожелания.
    #Кандидатские #Магистерские
    213 Выполненных работ
    Дарья С. Томский государственный университет 2010, Юридический, в...
    4.8 (13 отзывов)
    Практикую гражданское, семейное право. Преподаю указанные дисциплины в ВУЗе. Выполняла работы на заказ в течение двух лет. Обучалась в аспирантуре, подготовила диссерт... Читать все
    Практикую гражданское, семейное право. Преподаю указанные дисциплины в ВУЗе. Выполняла работы на заказ в течение двух лет. Обучалась в аспирантуре, подготовила диссертационное исследование, которое сейчас находится на рассмотрении в совете.
    #Кандидатские #Магистерские
    18 Выполненных работ
    Дмитрий М. БГАТУ 2001, электрификации, выпускник
    4.8 (17 отзывов)
    Помогаю с выполнением курсовых проектов и контрольных работ по электроснабжению, электроосвещению, электрическим машинам, электротехнике. Занимался наукой, писал стать... Читать все
    Помогаю с выполнением курсовых проектов и контрольных работ по электроснабжению, электроосвещению, электрическим машинам, электротехнике. Занимался наукой, писал статьи, патенты, кандидатскую диссертацию, преподавал. Занимаюсь этим с 2003.
    #Кандидатские #Магистерские
    19 Выполненных работ
    Татьяна С. кандидат наук
    4.9 (298 отзывов)
    Большой опыт работы. Кандидаты химических, биологических, технических, экономических, юридических, философских наук. Участие в НИОКР, Только актуальная литература (пос... Читать все
    Большой опыт работы. Кандидаты химических, биологических, технических, экономических, юридических, философских наук. Участие в НИОКР, Только актуальная литература (поставки напрямую с издательств), доступ к библиотеке диссертаций РГБ
    #Кандидатские #Магистерские
    551 Выполненная работа
    Анна К. ТГПУ им.ЛН.Толстого 2010, ФИСиГН, выпускник
    4.6 (30 отзывов)
    Я научный сотрудник федерального музея. Подрабатываю написанием студенческих работ уже 7 лет. 3 года назад начала писать диссертации. Работала на фирмы, а так же помог... Читать все
    Я научный сотрудник федерального музея. Подрабатываю написанием студенческих работ уже 7 лет. 3 года назад начала писать диссертации. Работала на фирмы, а так же помогала студентам, вышедшим на меня по рекомендации.
    #Кандидатские #Магистерские
    37 Выполненных работ
    Родион М. БГУ, выпускник
    4.6 (71 отзыв)
    Высшее экономическое образование. Мои клиенты успешно защищают дипломы и диссертации в МГУ, ВШЭ, РАНХиГС, а также других топовых университетах России.
    Высшее экономическое образование. Мои клиенты успешно защищают дипломы и диссертации в МГУ, ВШЭ, РАНХиГС, а также других топовых университетах России.
    #Кандидатские #Магистерские
    108 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету