search query: @author Makkonen, Toni / total: 1
results-list
reference: 1 / 1
« previous | next »
Author:Makkonen, Toni
Title:Modeling Carbon 13-Migration in ASDEX Upgrade with OEDGE
Hiili-13:n kulkeutumisen OEDGE simulointi ASDEX Upgrade tokamakissa
Publication type:Master's thesis
Publication year:2010
Pages:iv + 77      Language:   eng
Department/School:Informaatio- ja luonnontieteiden tiedekunta
Main subject:Ydin- ja energiatekniikka   (Tfy-56)
Supervisor:Salomaa, Rainer
Instructor:Kurki-Suonio, Taina
OEVS:
Electronic archive copy is available via Aalto Thesis Database.
Instructions
close

Reading digital theses in the closed network of the Aalto University Harald Herlin Learning Centre

In the closed network of Learning Centre you can read digital and digitized theses not available in the open network.

The Learning Centre contact details and opening hours: https://learningcentre.aalto.fi/en/harald-herlin-learning-centre/

You can read theses on the Learning Centre customer computers, which are available on all floors.

Logging on to the customer computers

  • Aalto University staff members log on to the customer computer using the Aalto username and password.
  • Other customers log on using a shared username and password.

Opening a thesis

  • On the desktop of the customer computers, you will find an icon titled:

    Aalto Thesis Database

  • Click on the icon to search for and open the thesis you are looking for from Aaltodoc database. You can find the thesis file by clicking the link on the OEV or OEVS field.

Reading the thesis

  • You can either print the thesis or read it on the customer computer screen.
  • You cannot save the thesis file on a flash drive or email it.
  • You cannot copy text or images from the file.
  • You cannot edit the file.

Printing the thesis

  • You can print the thesis for your personal study or research use.
  • Aalto University students and staff members may print black-and-white prints on the PrintingPoint devices when using the computer with personal Aalto username and password. Color printing is possible using the printer u90203-psc3, which is located near the customer service. Color printing is subject to a charge to Aalto University students and staff members.
  • Other customers can use the printer u90203-psc3. All printing is subject to a charge to non-University members.
Location:P1 Ark Aalto  211   | Archive
Keywords:fusion
tokamak
impurity
carbon
plasma wall interaction
OEDGE
DIVIMP
gas puffing
fuusio
tokamak
epäpuhtaus
hiili
plasmaseinävuorovaikutus
OEDGE
DIVIMP
kaasupuffaus
Abstract (eng): Selecting suitable wall materials and controlling impurities is a crucial issue for future fusion power plants.
Ideally, the fusion plasma would involve only deuterium and tritium, or whatever fuel mixture is being used.
The presence of other atomic species, called impurities, is unfortunately unavoidable.
At the very least, helium ash from the DT fusion reaction will be present.
Another challenge is impurities eroded from the walls.
Impurities in the core plasma lower fusion performance.
Long term material migration and the related co deposition of radioactive tritium with eroded carbon is also a serious issue.

In order to study impurity transport, trace element experiments have been carried out.
In these experiments, a fixed amount of isotopically labelled methane (13CH4) is puffed into the tokamak in known conditions.
A set of wall tiles is subsequently removed and the carbon-13 deposition measured.

The puffed methane is broken up in the plasma and the carbon-13 ions transported to the walls by various processes.
The key forces controlling parallel (along the magnetic field lines) impurity transport are the friction force due to the flowing plasma and the ion temperature gradient force.
Scrape off layer physics is still an active research area and perpendicular transport is best described by an ad hoc diffusive model.
The correct charge state of the impurities is important meaning that atomic reactions have to be well accounted for.

This work simulated the 2007 carbon-13 injection experiment at ASDEX Upgrade with the objective of replicating and interpreting the experimental results.
Also, the validity of the used simulation method was critically reviewed.
The simulations were carried out using the OEDGE program.
The atomic reaction rate coefficients are taken from the ADAS database.
The plasma background was acquired using a built-in solver in the code called the onion skin model 22.

The main conclusions from this work were that (1) generating a realistic plasma background was more challenging than modelling impurity transport, (2) simulations with a realistic background seem to able to reproduce the experimental results, and (3) the perpendicular transport time for the impurity ions is important.
The obvious point of improvement is the background generation.
Experimentally, this work would strongly suggest removing just a few more additional tiles for measurement.
Abstract (fin): Sopivien seinämateriaalien valitseminen ja epäpuhtauksien hallinta on kriittinen aihe tulevaisuuden fuusiovoimaloille.
Fuusioplasma sisältäisi ideaalitilanteessa pelkästään deuteriumia ja tritiumia mutta muiden atomilajien eli epäpuhtauksien läsnäoloa ei voi välttää.
Fuusioreaktioissa syntyy heliumytimiä ja seinästä irtoaa atomeja.
Epäpuhtaudet voivat pilata plasman suorituskyvyn.
Toinen huolenaihe on pitkäaikainen seinämateriaalin migraatio sekä radioaktiivisen tritiumin varastoituminen seinille.

Epäpuhtauksien kulkeutumisen tutkimiseksi on tehty merkkiainekokeita, joissa fuusioreaktorin sisälle on ruiskutettu metaania, joka sisältää hiili-13 alkuainetta.
Koe tehdään hyvin ymmärretyissä olosuhteissa ja kokeen jälkeen osa seinän laatoista otetaan pois ja siihen jäänyt hiili-13:n määrä mitataan.

Reaktoriin ruiskutettu metaani hajoaa sen vuorovaikutuksesta lämpimän plasman kanssa ja vapautuneet hiili-13 ionit kulkeutuvat lopulta laitteen seinille.
Magneettikentän kanssa yhdensuuntainen liike määräytyy pääasiassa virtaavan plasman kitkavoiman ja niin kutsutun ioneiden lämpötilagradienttivoiman vaikutuksesta.
Fuusioreaktoreiden reunaplasman tutkimus on edelleen aktiivinen tutkimusaihe ja magneettikentän kanssa kohtisuora liike mallinnetaan toistaiseksi parhaiten ad hoc diffusiivisella mallilla.
Merkkiainekokeiden mallintaminen vaatii myös ionisaatio-, rekombinaatio- ja varauksenvaihtoreaktioiden huomioon ottamista.

Tässä työssä simuloitiin ASDEX Upgrade tokamakissa vuonna 2007 tehtyä merkkiainekoetta.
Tavoitteena oli toistaa ja selittää kokeelliset tulokset.
Simuloinnit tehtiin OEDGE-nimisellä ohjelmalla ja atomitason reaktioiden vuorovaikutusalat on otettu ADAS -tietokannasta.
Fuusioreaktorin taustaplasma luotiin OEDGE-ohjelmassa olevalla niin kutsutulla sipulinkuorimallilla 22.

Työn pääasialliset johtopäätökset olivat, että (1) realistisen taustaplasman luominen on suurempi ongelma kuin epäpuhtauksien mallintaminen, (2) realistisella taustaplasmalla näyttävät simulaatiot tuottavan kokeita vastaavan tuloksen ja (3) epäpuhtausioneiden oleskeluaika reunaplasmassa on tärkeä tekijä.
Ilmeinen parantamiskeino on parempi taustaplasman luonti.
Kokeiden kannalta näyttää tämän työn valossa olevan erittäin hyödyllistä, mikäli pari lisää seinälaattaa mitattaisiin.
ED:2010-06-09
INSSI record number: 39767
+ add basket
« previous | next »
INSSI