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

    Последние выполненные заказы

    Хочешь уникальную работу?

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

    Петр П. кандидат наук
    4.2 (25 отзывов)
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт напис... Читать все
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт написания магистерских диссертаций. Направление - связь, телекоммуникации, информационная безопасность, информационные технологии, экономика. Пишу научные статьи уровня ВАК и РИНЦ. Работаю техническим директором интернет-провайдера, имею опыт работы ведущим сотрудником отдела информационной безопасности филиала одного из крупнейших банков. Образование - высшее профессиональное (в 2006 году окончил военную Академию связи в г. Санкт-Петербурге), послевузовское профессиональное (в 2018 году окончил аспирантуру Уральского федерального университета). Защитил диссертацию на соискание степени "кандидат технических наук" в 2020 году. В качестве хобби преподаю. Дисциплины - сети ЭВМ и телекоммуникации, информационная безопасность объектов критической информационной инфраструктуры.
    #Кандидатские #Магистерские
    33 Выполненных работы
    Евгений А. доктор, профессор
    5 (154 отзыва)
    Более 40 лет занимаюсь преподавательской деятельностью. Специалист в области философии, логики и социальной работы. Кандидатская диссертация - по логике, докторская - ... Читать все
    Более 40 лет занимаюсь преподавательской деятельностью. Специалист в области философии, логики и социальной работы. Кандидатская диссертация - по логике, докторская - по социальной работе.
    #Кандидатские #Магистерские
    260 Выполненных работ
    Евгения Р.
    5 (188 отзывов)
    Мой опыт в написании работ - 9 лет. Я специализируюсь на написании курсовых работ, ВКР и магистерских диссертаций, также пишу научные статьи, провожу исследования и со... Читать все
    Мой опыт в написании работ - 9 лет. Я специализируюсь на написании курсовых работ, ВКР и магистерских диссертаций, также пишу научные статьи, провожу исследования и создаю красивые презентации. Сопровождаю работы до сдачи, на связи 24/7 ?
    #Кандидатские #Магистерские
    359 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
    Сергей Е. МГУ 2012, физический, выпускник, кандидат наук
    4.9 (5 отзывов)
    Имеется большой опыт написания творческих работ на различных порталах от эссе до кандидатских диссертаций, решения задач и выполнения лабораторных работ по любым напра... Читать все
    Имеется большой опыт написания творческих работ на различных порталах от эссе до кандидатских диссертаций, решения задач и выполнения лабораторных работ по любым направлениям физики, математики, химии и других естественных наук.
    #Кандидатские #Магистерские
    5 Выполненных работ
    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
    Екатерина Б. кандидат наук, доцент
    5 (174 отзыва)
    После окончания института работала экономистом в системе государственных финансов. С 1988 года на преподавательской работе. Защитила кандидатскую диссертацию. Преподав... Читать все
    После окончания института работала экономистом в системе государственных финансов. С 1988 года на преподавательской работе. Защитила кандидатскую диссертацию. Преподавала учебные дисциплины: Бюджетная система Украины, Статистика.
    #Кандидатские #Магистерские
    300 Выполненных работ
    Виктор В. Смоленская государственная медицинская академия 1997, Леч...
    4.7 (46 отзывов)
    Имеют опыт грамотного написания диссертационных работ по медицине, а также отдельных ее частей (литературный обзор, цели и задачи исследования, материалы и методы, выв... Читать все
    Имеют опыт грамотного написания диссертационных работ по медицине, а также отдельных ее частей (литературный обзор, цели и задачи исследования, материалы и методы, выводы).Пишу статьи в РИНЦ, ВАК.Оформление патентов от идеи до регистрации.
    #Кандидатские #Магистерские
    100 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

    Другие учебные работы по предмету