Studium disrupcí plazmatu v zařízeních typu tokamak

Student: Matveeva Ekaterina
Školitel: Prof. RNDr. Milan Tichý, DrSc.
Konzultant: Mgr. Josef Havlíček, Ph.D., Mgr. Vladimír Weinzettl, Ph.D.
Stav práce: obhájená

Abstrakt:

Disrupce plazmatu v tokamaku jsou důležitým fyzikálním jevem, kdy dochází k náhlé ztrátě udržení plazmatu a k prudkému poklesu proudu v plazmatu. Disrupce plazmatu mohou být způsobeny různými důvody - nestabilitami v plazmatu, selháním sytémů řízení nebo chybou obsluhy tokamaku. Během disrupcí dochází k výraznému mechanickému namáhání konstrukčních struktur tokamaku a k tepelnému zatížení první stěny. Nebezpečnost disrupcí z hlediska životnosti součástí tokamaku roste s velikostí tokamaku. Přípustný počet disrupcí z maximálních parametrů plazmatu bude v tokamaku ITER velmi omezený, přestože je vakuová komora a podpůrná struktura tokamaku navržena pro maximální odolnost vůči disrupcím.

Studium příčin, průběhu a důsledků disrupcí je proto důležitým tématem v oboru fúzního výzkumu. Úkolem doktoranda bude zejména:
— Seznámení se s problematikou disrupcí a rešerše literatury.
— Seznámení se s diagnostickými systémy dostupnými na tokamaku COMPASS. Předpokládá se využití magnetické diagnostiky, rychlých viditelných kamer, tomografických optických systémů, případně i sondové diagnostiky.
— Zpracování již existujících i nově naměřených dat, porovnání výsledků různých diagnostik, návrh a realizace dedikovaných experimentálních měření.
— Partikulárním tématem budou toroidální asymetrie během disrupcí.

Jak vyžaduje výzkum fyziky horkého plazmatu, experimentální část práce bude týmová. Tokamak COMPASS je součástí evropského programu EURATOM v rámci konzorcia EUROfusion a výzkum probíhá v mezinárodní spolupráci. Předpokládají se stáže doktoranda na velkých evropských zařízeních typu tokamak a účast na mezinárodních vědeckých konferencích. Doktorand bude publikovat dosažené výsledky v mezinárodních recenzovaných časopisech.

Literatura / Literature:
Hutchinson I.H. (2002): Principles of Plasma Diagnostics. Cambridge University Press.
Wesson J. (2011): Tokamaks. Fourth Edition. Oxford University Press.
Miyamoto K. (1989): Plasma Physics for Nuclear Fusion. The MIT Press, Cambridge.
Gerasimov S.N. (2015): JET and COMPASS asymmetrical disruptions. Nucl. Fusion 55 113006.
Další časopisecká literatura podle dohody s vedoucím práce. / Other literature will be suggested by the supervisor according to actuals needs of the research.

Study of disruptions reasons, progression and consequences is therefore an important topic in fusion research. The tasks for the PhD student will be:
— Become familiar with physics of disruptions and do research of literature.
— Become familiar with diagnostic systems available on the COMPASS tokamak. It is expected that magnetic diagnostics, fast visible cameras, tomographic optical systems, and eventually probe diagnostics will be used.
— Perform analysis of existing and newly measured data; draw a comparison of results derived from different diagnostics; prepare and realize dedicated experiments.
— The particular topic will be toroidal asymmetries during disruptions.

The experimental part of the work will be performed as a team task. The COMPASS tokamak is a part of the European programme EURATOM within the EUROfusion consortium. The research is performed in the international collaboration. The PhD student will spend a part of the studies by visiting of other European tokamaks. Results of the study will be published in international reviewed journals and presented on international conferences.