9957

9957

مطالعه رفتار خطوط ميدان مغناطيسي آشوبي در توكامك در حضور محدود كننده مغناطيسي ارگوديك

دريافت درجه دكترا

در رشته فيزيك

خرداد 1391

خرداد 1391

سيد مسعود جزايري-محمود ملاباشي

چكيده از لحاظ نظري و تجربي اثبات شده است كه وجود خطوط ميدان مغناطيسي آشوبي در لبه پلاسما كيفيت محدودسازي را ارتقاء مي دهد. با آشوبي شدن خطوط ميدان ترابرد در لبه پلاسما افزايش يافته و دما در ناحيه نزديك ديواره كاهش مي يابد و در نتيجه اتلاف انرژي و ورود ناخالصي به پلاسما كم مي شود. همچنين وجود آشوب در اين ناحيه برخي ناپايداريهاي پلاسما از جمله مدهاي جايگزيده لبه را از بين مي برد. سيستمهاي مختلفي با جريانهاي كوچك الكتريكي كه داخل يا خارج توكامك نصب مي شوند براي توليد ميدان مغناطيسي اختلالي ارائه شده اند كه يكي از آنها محدود كننده مغناطيسي ارگاديك است. ميدان مغناطيسي محدود كننده در مقايسه با ميدان مغناطيسي تعادلي درون توكامك ميداني اختلالي است كه منجر به توليد ناحيه آشوبي در لبه پلاسما مي شود. به دليل پيچيدگيهاي موجود در معادلات ميدانهاي مغناطيسي از نگاشتهاي هم تافته براي توصيف خطوط ميدان مغناطيسي در توكامك استفاده مي شود. در اين پژوهش با استفاده از يك روش نظام مند به نام هاميلتون - جاكوبي و با استفاده مستقيم از معادلات حركت هاميلتوني، نگاشت هم تافته متقارن براي محدود كننده نوشته مي شود و برخي خواص ديناميكي مهم آن مورد مطالعه مي شود. آشوبي كردن لبه پلاسما باعث افزايش ترابرد شعاعي و در نتيجه كاهش زمان حبس ذرات پلاسما مي شود. براي افزايش زمان حبس ذرات مي توان از ايجاد سدهاي مغناطيسي در لبه پلاسما استفاده نمود به طوري كه خطوط ميدان مغناطيسي و در نتيجه ذرات پلاسما نمي توانند از آن عبور كنند. روشهاي نظري و تجربي مختلفي براي ايجاد سد مغناطيسي در توكامك وجود دارد. در يكي از اين روشها با اضافه كردن يك جمله اختلالي از مرتبه دوم به هاميلتوني خطوط ميدان مغناطيسي محدود كننده در ناحيه آشوبي لبه پلاسما سدي ايجاد مي شود كه براي اختلال با شدت كنترل شده به طور موثر مانع از عبور خطوط ميدان از سد و در نتيجه كاهش ترابرد ذرات به طرف جدار توكامك مي گردد. كانتوروس ها نيز به عنوان سد جزئي ترابرد نقش مهمي در مطالعه خطوط ميدان مغناطيسي در توكامك دارند. با استفاده از پايستگي انرژي روشي براي تعيين موقعيت كانتوروس در فضاي فاز سيستمهاي اختلالي ارائه شده است. واژه‌هاي كليدي: توكامك، محصور سازي مغناطيسي پلاسما، ديناميك آشوبي، محدود كننده مغناطيسي ارگوديك، سد مغناطيسي، كانتوروس.