Student: Filip Janky
Školitel: Mgr. Jan Horáček, Ph.D., ÚFP AV ČR
Konzultant: RNDr. Jan Stöckel, CSc., ÚFP AV ČR a Prof. RNDr. Milan Tichý, DrSc.
Stav práce: obhájená
Abstrakt:
Termojaderné slučování v tokamacích je nadějným energetickým zdrojem tohoto tisíciletí, pokud se podaří uspokojivě vyřešit mnohé zbývající fyzikální a technologické problémy. Jedním z nich je schopnost kontrolovat proud, polohu a tvar plazmatického sloupce v průběhu výboje, jež se mění v důsledku nejrůznějších plazmatických nestabilit. Poloha a tvar je diagnostikována měřením magnetických polí vně plazmatu. Tento signál polohy plazmatu je poté srovnáván s polohou žádanou PID regulátory. Ty řídí zesilovače proudů vnějších silových poloidálních magnetických cívek, jež působící proti nežádoucím změnám. Systém řízení nabývá rychle na stále větším významu jednak s tendencí moderních tokamaků dosahovat výbojů se stále delším trváním, ale hlavně z důvodu, že náhlá ztráta kontroly plazmatu na velkých tokamacích budoucnosti povede k velmi závažným poškozením tokamaku. Zatímco horizontální poloha je stabilní (měnící se pouze s tlakem plazmatu), v důsledku vertikálního prodloužení tvaru plazmatu je vertikální poloha nestabilní a vyžaduje tudíž rychlou zpětnou vazbu.
Tokamak COMPASS-D fungoval ve Velké Británii do roku 2001 a bude převezen do Prahy v létě 2007, s očekáváním prvního plazmatu na konci 2008. Vývoj zpětné vazby bude tudíž spočívat v pochopení a znovuoživení stávajícího systému na COMPASSu-D. V jednodušší verzi je systém analogový, ve kterém jsou PID regulátory vyladěné na základě simulací a rozsáhlé databáze existujících výbojů. Po úspěšném zvládnutí analogového systému by umožnila digitální nástavba rozsáhlé zlepšení kontroly výbojů, což by podstatně zvýšilo využití experimentálního času tokamaku a možná i umožnilo dosažení nových parametrů výbojů.
Doporučená literatura:
[1] J. Wesson, Tokamaks, Clarendon Press, Oxford, 2004
[2] Vyas: Vertical position control on COMPASS-D. PhD-thesis, University of Oxford 1996
Předpokládané schopnosti doktoranda:
- základy fyziky plazmatu
- elektronika
- základy programování
- angličtina
- samostatnost, iniciativa