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!

    Рима С.
    5 (18 отзывов)
    Берусь за решение юридических задач, за написание серьезных научных статей, магистерских диссертаций и дипломных работ. Окончила Кемеровский государственный универси... Читать все
    Берусь за решение юридических задач, за написание серьезных научных статей, магистерских диссертаций и дипломных работ. Окончила Кемеровский государственный университет, являюсь бакалавром, магистром юриспруденции (с отличием)
    #Кандидатские #Магистерские
    38 Выполненных работ
    Ольга Р. доктор, профессор
    4.2 (13 отзывов)
    Преподаватель ВУЗа, опыт выполнения студенческих работ на заказ (от рефератов до диссертаций): 20 лет. Образование высшее . Все заказы выполняются в заранее согласован... Читать все
    Преподаватель ВУЗа, опыт выполнения студенческих работ на заказ (от рефератов до диссертаций): 20 лет. Образование высшее . Все заказы выполняются в заранее согласованные сроки и при необходимости дорабатываются по рекомендациям научного руководителя (преподавателя). Буду рада плодотворному и взаимовыгодному сотрудничеству!!! К каждой работе подхожу индивидуально! Всегда готова по любому вопросу договориться с заказчиком! Все работы проверяю на антиплагиат.ру по умолчанию, если в заказе не стоит иное и если это заранее не обговорено!!!
    #Кандидатские #Магистерские
    21 Выполненная работа
    Мария Б. преподаватель, кандидат наук
    5 (22 отзыва)
    Окончила специалитет по направлению "Прикладная информатика в экономике", магистратуру по направлению "Торговое дело". Защитила кандидатскую диссертацию по специальнос... Читать все
    Окончила специалитет по направлению "Прикладная информатика в экономике", магистратуру по направлению "Торговое дело". Защитила кандидатскую диссертацию по специальности "Экономика и управление народным хозяйством". Автор научных статей.
    #Кандидатские #Магистерские
    37 Выполненных работ
    Шагали Е. УрГЭУ 2007, Экономика, преподаватель
    4.4 (59 отзывов)
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и... Читать все
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и диссертаций, Есть любимые темы - они дешевле обойдутся, ибо в радость)
    #Кандидатские #Магистерские
    76 Выполненных работ
    Екатерина Д.
    4.8 (37 отзывов)
    Более 5 лет помогаю в написании работ от простых учебных заданий и магистерских диссертаций до реальных бизнес-планов и проектов для открытия своего дела. Имею два об... Читать все
    Более 5 лет помогаю в написании работ от простых учебных заданий и магистерских диссертаций до реальных бизнес-планов и проектов для открытия своего дела. Имею два образования: экономист-менеджер и маркетолог. Буду рада помочь и Вам.
    #Кандидатские #Магистерские
    55 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
    Алёна В. ВГПУ 2013, исторический, преподаватель
    4.2 (5 отзывов)
    Пишу дипломы, курсовые, диссертации по праву, а также истории и педагогике. Закончила исторический факультет ВГПУ. Имею высшее историческое и дополнительное юридическо... Читать все
    Пишу дипломы, курсовые, диссертации по праву, а также истории и педагогике. Закончила исторический факультет ВГПУ. Имею высшее историческое и дополнительное юридическое образование. В данный момент работаю преподавателем.
    #Кандидатские #Магистерские
    25 Выполненных работ
    user1250010 Омский государственный университет, 2010, преподаватель,...
    4 (15 отзывов)
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    #Кандидатские #Магистерские
    21 Выполненная работа
    Анна Александровна Б. Воронежский государственный университет инженерных технол...
    4.8 (30 отзывов)
    Окончила магистратуру Воронежского государственного университета в 2009 г. В 2014 г. защитила кандидатскую диссертацию. С 2010 г. преподаю в Воронежском государственно... Читать все
    Окончила магистратуру Воронежского государственного университета в 2009 г. В 2014 г. защитила кандидатскую диссертацию. С 2010 г. преподаю в Воронежском государственном университете инженерных технологий.
    #Кандидатские #Магистерские
    66 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету