Next-generation and present fusion devices such as the Joint European Torus (JET) aim for plasma operations in H-mode, a plasma regime with high confinement and low loss of energy and fuel that results from a barrier for heat and particle transport at the plasma edge, the pedestal. Due to steep gradients of the density, temperature and pressure profiles, the pedestal experiences instabilities called Edge-localized-modes (ELMs) which lead to large fluxes of heat and particles that might damage machine components. A theoretical value for the critical threshold for the pressure gradient is determined by the Peeling-Ballooning (PB) model. Although this model has been rather reliable, experiments have shown a discrepancy between the experimental pedestal pressure gradient and the critical pressure gradient determined by the model. A number of experimental gradients were significantly lower than the predicted gradients. The mechanisms responsible for this discrepancy are not fully understood yet. The present hypothesis identifies the relative shift between the positions of the temperature and density pedestals and neutral pressure as key parameters, related to input power and gas dosing among other engineering parameters. Further impact could arise from the assumption of equal ion and electron temperature and the neglecting of the plasma rotation (velocity). In order to investigate this issue more thoroughly, JET established a comprehensive database containing pedestal characteristics. As a part of this work, a software has been implemented to visualize the data since such a tool did not exist yet. The tool enables the plotting of pedestal related parameters while specific data subsets can be selected or neglected. The tool has been used to investigate the impact of ion temperature and plasma rotation on the discrepancy between the theoretical and experimental critical gradients. Hereby, many relevant parameters needed to be constrained to observe an isolated impact of ion temperature and plasma rotation. The results of this investigation support the hypothesis that mainly the relative shift affects the discrepancy between experimental and predicted pressure gradient, but that also the use of experimental ion temperature can contribute to reduce the discrepancy. / Nästa generations och nuvarande fusionsanordningar, såsom Joint European Torus (JET), syftar till plasmaoperationer i H-läge, en plasmaregim med hög inneslutning och låg förlust av energi och bränsle som är ett resultat av en barriär för värme och partikeltransport vid plasmakanten, piedestalen. På grund av branta gradienter i densitets-, temperatur- och tryckprofilerna, är piedestalen instabil. Instabiliteten kallas Edge-Localised-Mode (ELM) och leder till stora flöden av värme och partiklar som kan skada maskinkomponenter. En kritisk tröskel för tryckgradienten bestäms av modellen Peeling-Ballooning (PB). Även om denna modell har varit ganska tillförlitlig, har experiment visat en diskrepans mellan den experimentella piedestaltryckgradienten och den kritiska tryckgradienten som bestäms av modellen. Ett antal experimentellt uppmätta kritiska gradienter är signifikant lägre än de förväntade enligt modellen. De mekanismer som ligger bakom denna diskrepans är ännu inte helt klarlagda. Den nuvarande hypotesen identifierar skillander i pos positionen av temperature- och täthetspiedestalen, samt trycket från neutraler som nyckelparametrar, relaterade till inmatad effekt och gasdosering bland andra ingenjörparametrar. Ytterligare påverkan kan uppstå genom antagandet att joner och elektroner har samma temperatur och försummandet av plasmarotationen. För att undersöka denna fråga mer ingående upprättade JET en omfattande databas med piedestalegenskaper. Som en del av detta arbete har en programvara implementerats för att visualisera data eftersom ett sådant verktyg inte funnits tidigare. Verktyget möjliggör plottning av piedestalrelaterade parametrar medan specifika data delmängder kan väljas eller väljas bort. Verktyget har använts för att undersöka inverkan av jontemperatur och plasmarotation på diskrepansen mellan teoretiska och experimentell kritiska tryckgradienten. För denna analys behövde många relevanta parametrar begränsas för att observera en isolerad påverkan av jontemperatur och plasmarotationen. Resultaten av denna undersökning stödjer hypotesen att det relativa skiftet främst påverkar diskrepansen mellan experimentell och förutsedd tryckgradient men att även användning av experimentell jontemperatur kan bidra till att minska diskrepansen.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-320430 |
| Date | January 2022 |
| Creators | Eichenberger, Max |
| Publisher | KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-EECS-EX ; 2022:375 |
Page generated in 0.003 seconds