In a fusion power plant the plasma must be confined to prevent instabilities and energy loss. The confinement machine studied is a tokamak. The focus of the project is to optimize ion resonance heating in WEST. The code called FEMIC was used to simulate different scenarios where parameters such as ion concentrations, antenna frequency are analysed for the case of minority hydrogen in deuterium plasma. The optimal Hconcentration in D-plasma was found to be 10 5%, which allows for a wide concentration interval. However, the strongest coupled power was found to be at the H-concentration of 6%. Thus, the optimal concentration for strongest coupled power and H-minority absorption is 6% in WEST for the case of Hydrogen minority in Deuterium plasma.

The increased effects of global warming have been a driving force to further research and develop sustainable energy sources, such as fusion. In this study, two different fusion devices are compared in terms of ion cyclotron resonance heating (ICRH)of plasma. The two devices are the tokamaks ASDEX Upgrade and not yet built ITER. To make the comparison, ICRH was simulated in the two tokamaks using the FEMIC code. ASDEXUpgrade was simulated with a deuterium plasma and ITER was simulated both with a deuterium and a deuterium-tritium plasma. In all scenarios a 3% minority species concentration,consisting of helium-3, was introduced. The obtained results showa higher and more centered wave absorption in ITER, compared to ASDEX Upgrade. This is mainly due to the size difference of the tokamaks. The smaller plasma radius of ASDEX Upgrade allowed for more wave reflection in the plasma, resulting in standing waves that formed eigenmode patterns. For simulationsin ITER, the waves were absorbed before they could be reflected in the plasma. Instead of standing waves and eigenmode patterns,the waves behaved as beams, propagating in a narrow region of the plasma. This indicates that ITER is more effective in terms of ICRH, as the absorption is greater and more focused to the center, minimizing power losses to the surroundings. / De ökade konsekvenserna av den globala uppvärmningen har varit en drivkraft för fortsatt forskning och utveckling av hållbara energikällor, bland annat fusion. I den här studien jämförs två olika fusionsanläggningar med avseende på joncyklotronresonansuppvärmning (ICRH) av plasma. De två anläggningarna är tokamakerna ASDEX Upgrade och ännu inte byggda ITER. För att göra jämförelser simulerades ICRH i de två tokamakerna med hjälp av FEMIC-koden. ASDEX Upgrade simulerades med ett deuteriumplasma och ITER simulerades med både ett deuteriumoch ett deuterium-tritiumplasma. För alla scenarier introducerades en 3% minoritetskoncentration av helium-3. Resultaten visar en högre och mer centrerad vågabsorption i ITER jämfört med ASDEX Upgrade. Detta beror framför allt på storleksskillnaden mellan tokamakerna. Den kortare plasmaradien av ASDEX Upgrade tillät mer reflektion i plasmat, vilket resulterade i stående vågor som bildade egenmodsmönster. För simuleringar i ITER absorberades vågorna innan de kunde reflekteras i plasmat. I stället för stående vågor och egenmodsmönster uppförde vågorna sig som strålar som propagerade över en smal region i plasmat. Det här indikerar att ITER är mer effektiv med avseende på ICRH, då absorptionen re och mer centrerad, vilket minimerar effektförluster till omgivningen. / Kandidatexjobb i elektroteknik 2022, KTH, Stockholm

This study examines the efficiency of ion cyclotronresonance heating in multi-ion plasmas in JET (Joint EuropeanTorus), using deuterium and tritium as fuel along with smallconcentrations of a third ion species. In particular, two ionminority scenarios, hydrogen and helium, as well as a 3-ionscenario using beryllium were constructed. The scenarios weresimulated with FEMIC and the obtained data was then compiledand analyzed through a number of metrics.The highest total power absorption was 8.56 W and wasachieved by the 4% hydrogen scenario. However, 8% hydrogenattained the highest power partition by the minority ion species.The optimal beryllium concentration regarding absorbed powerwas 0.1% in 36.2% deuterium and 63.4% tritium, with a totalcoupled power of 6.94 W. The highest power partition byberyllium was noted for the 0.25% case in a 36% deuteriumand 63% tritium plasma. / Denna studie undersöker effektiviteten av joncyklotronresonansuppvärmning av JETs (Joint European Torus) plasma, med deuterium och tritium som bränsle, samt små koncentrationer av ett tredje ämne. Mer specifikt undersöks två scenarier med minoritetsjoner, helium och väte, och ett 3-jonscenario med beryllium. För att undersöka dessa olika konstellationer körs simuleringar i FEMIC. Datan som fås från simuleringarna sammanställs och analyseras i enlighet med olika mått. Den högsta totala absorptionen av energi var 8.56 W och fas av 4% väteminoritet. 8% väte ger den högsta energipartitionen för det tredje jonslaget. Beryllium absorberade som mest 6.94 W, detta med 0.1% beryllium, 36.2% deuterium och 63.4% tritium. Den högsta energipartitionen för beryllium uppnåddes med 0.25% beryllium, 36% deuterium och 63% tritium. / Kandidatexjobb i elektroteknik 2020, KTH, Stockholm