Nuclear fusion is a research topic that attracts a lot of interest. If properly harnessed, it promises to be an energy source that circumvents problems that current energy sources have. As such, fusion warrants research aimed at understanding and dealing with its varied issues. Fusion is regularly recreated on earth by heating a hydrogen plasma to around a hundred million degrees Celsius. Confining this plasma requires special machines due to the extreme heat. There are multiple types of machines recreating plasma for research purposes, the most common is called tokamak. Tokamaks confine the plasma in a toroidal shape using powerful magnetic fields that prevent particles from escaping. Relevant for this work is the tokamak JET, where the treated experiment has been conducted, and ITER, which is currently under construction and meant to be the next step in fusion research. An important phenomenon are so called Edge Localized Modes (ELMs). ELMs are short bursts of energy expulsions from the plasma that results in a loss of energy and can cause damage to components facing the plasma. While not necessarily present in all operational modes ELMs are present in JET and will be present in ITER. Therefore it is very important to understand ELMs and how they are affected by certain parameters. Especially important is the dependency of ELM size on collisionality, a measurement on how much particles in the plasma interact with each other. Due to how ITER is supposed to operate it will have a very low collisionality, something that previous studies have linked with large ELM energy losses. This work investigates how parameters, plasma density, gas fueling rate, effective mass, strength of the magnetic field and collisionality affect ELMs. This work calculates the energy losses for ELMs and investigates whether they are related to certain parameters. To calculate the energy loss two methods are deployed. One method relies on measurements of the diamagnetic flux. The other utilizes measurements of temperature and density with thomson scattering, electron cyclotron emission and reflectometry. Both techniques compare the energy in the plasma before and after an ELM to deduce the energy loss. For both methods, ELMs in a time interval are grouped and their data is used to calculate a typical energy loss. The results show that the energy losses from both methods are comparable with previous measurements at similar collisionality. The methods produce comparable results although the results for singular cases are not always in agreement. Ion cyclotron resonance heating is identified as worsening the agreement. A combination of the results being too noisy and there not being enough data means that no clear trends were observed in the investigated parameters. / Fusion är ett intressant forskningsområde. Om det nyttjas på rätt sätt, kan fusion bli en energikälla kringgår problem som nuvarande energikällor har. Därför finns det mycket forskning om fusion med målet att förstå och hantera de problem som idag stoppar fusion från att användas som energikälla. Fusion återskapas på jorden genom att värma väteplasma till cirka hundra miljoner grader Celsius. Att hålla plasmat kräver speciella maskiner på grund av den extrema värmen som lätt smälter alla material. Det finns flera olika maskiner som kan upprätthålla plasma för forskningsändamål, även om de ännu inte kan utvinna energi. Den vanligaste kallas tokamak. Tokamaker håller plasmat i en toroidal form med hjälp av kraftiga magnetfält. För detta arbete är tokamakerna JET och ITER relevanta. Datan som behandlas i detta arbete kommer från JET. ITER är en forskningsreaktor som är under konstruktion och är ämnad att vara nästa steg inom fusionforskning. Ett viktigt phenomen är Edge Localized Modes (ELMs). ELMs är korta energipulser från plasmat som kan orsaka skador på komponenter vända inåt mot plasmat. ELMs är inte nödvändigtvis närvarande men de är närvarande i JET och kommer att vara närvarande i ITER. Därför är det viktigt att förstå dem. Särskilt viktigt är hur ELM-storleken ändras beroende på kollisionalitet, ett mått på hur mycket partiklar i plasmat interagerar med varandra. På grund av hur ITER ska köras kommer kollisionaliteten vara mycket låg, något som tidigare studier har kopplat till stora ELMs. Beroende på vad som utlöser en ELM säger man att de är peeling eller ballooning begränsade. De flesta experimenten idag är ballooning-limited, vilket betyder att ELMs utlöses på grund av en för hög tryckgradient. På grund av den låga kollisionaliteten tros ITER bli peeling-limited, vilket betyder att ELMs utlöses av för höga strömmar i plasmat. I ett försök att härma ITERs operationstillstånd har experimentet som undersöks i detta arbete låg kollisionalitet. De parametrar vars inflytande på ELMs undersöks är plasmats densitet, bränsletillförsel, effektiv massa, styrkan av magnetfältet och kollisionalitet. För att beräkna energiförlusten används två metoder, en använder en mätningar av magnetflödet i plasmat. Den andra metoden använder mätningar av temperaturen och densiteten vid punkter i plasmat. Båda teknikerna jämför energin i plasmat före och efter en ELM för att fastställa energiförlusten. För båda metoderna används alla ELMs under en period för att beräkna en karaktäristisk energiförlust. Energiförlusterna är jämförbara med tidigare mätningar vid liknande kollisionalitet. De använda metoderna ger överlag liknande resultat för de olika undersökta intervallen. Ion Cyclotron Resonance Heating (ICRH) identifieras förvärra överensstämmelsen avsevärt. En kombination av att resultaten har hög osäkerhet och att det finns få datapunkter innebär att tydliga trender inte observerades i de undersökta parametrarna.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-349085 |
| Date | January 2024 |
| Creators | Maloisel, Victor |
| Publisher | KTH, Fysik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-SCI-GRU ; 2024:305 |
Page generated in 0.0031 seconds