As the whole world is facing and will face further challenges in the future in meeting the energy demand, thermonuclear fusion could be part of a future sustainable energy scenario. However, there are still many problems related to fusion that need to be addressed before implementing fusion energy in fusion power plants. One of the main issues is that of being able to handle the thermal energy of a fusion plasma inside the fusion device. This thesis focused on the predictions of a region called “pedestal” situated inside a fusion plasma. Predicting the pedestal physics is important because it is strongly correlated to the fusion thermal energy and a good performance of the pedestal is important to achieve high temperatures in the core of the plasma and hence produce more fusion energy. In order to predict the pedestal characteristics a theoretical model called EPED was developed and as of now it is acknowledged as the most successful model able to predict the pedestal. However, recent experimental data showed that this model is not accurate in predicting plasmas that have high separatrix density. In particular, this thesis studied the case of the experimental fusion device JET, that in 2011 went through a change in its wall’s materials. This change led to the necessity of increasing the gas fuelling in the device and consequently to higher separatrix densities. This work had the purpose of simulating this change in the Europed code and to test an improved model, together with the standard one, to predict the pedestal width that includes the effect of the separatrix density, identified in this thesis with the term 𝑛𝑒𝑠𝑒𝑝/𝑛𝑒𝑝𝑒𝑑. Results showed how the standard model has more logical and linear conclusions than the improved one, that has more complex and non-trivial predictions. The behaviour of the predicted pedestal is different for low and high values of 𝑛𝑒𝑠𝑒𝑝/𝑛𝑒𝑝𝑒𝑑 depending on many factors such as the pedestal position and gradient. Finally, the results from the model were compared with experimental data and it was noticed that there is an improvement of the pedestal width prediction with the improved model, however there is an overall overestimation of both height and width. / Eftersom hela världen stöter på och kommer stöta på fler utmaningar i att möta energibehoven i framtiden, så kan fusion vara en del av lösningen för ett framtida hållbart energiscenario. Det finns dock många problem som behöver lösas innan en fusionsreaktor kan bli verklighet. Ett av de främsta problemen är hur man ska kunna maximera temperaturerna i en fusionsreaktor utan att skada fusionsanordningen själv. Det här arbetet är fokuserat på att göra förutsägningar av temperaturen i och bredden på en region av fusionsplasmor som kallas ”pedestalen”. Att förutsäga dessa parametrar är ytterst viktigt då prestandan hos pedestalen starkt påverkar prestandan hos hela fusionsanordningen och därmed hur mycket energi som kan produceras. En teoretisk model vid namn EPED har tidigare utvecklats för att göra förutsägningar av temperaturen i och bredden på pedestalen. För tillfället så är EPED erkänd som den bästa modellen för att beskriva pedestalen. Nyligen så har dock experimentell data visat att den här modellen inte kan beskriva pedestalen i vissa fusionsplasmor med hög separatrixdensitet. Det här arbetet undersöker pedestalen i fusionsanordningen JET, som 2011 genomförde ett byte av väggmaterial. Detta byte ledde till att man behövde tillsätta mer gas till plasmat vilket i sin tur resulterade i högre separatrixdensiteter. Detta arbete har haft som mål att simulera detta byte med koden Europed och att testa en förbättrad modell, samt jämföra denna med standardmodellen. Detta för att förutsäga bredden på pedestalen när man tagit hänsyn till effekten av separatrixdensiteten som i det här arbetet identifieras av termen 𝑛𝑒𝑠𝑒𝑝/𝑛𝑒𝑝𝑒𝑑. Resultaten visade att standardmodellen har enklare men mindre nyanserade förutsägningar jämfört med den nya modellen som resulterar i mer komplicerade lösningar. Beteendet är olika för låga och höga värden på 𝑛𝑒𝑠𝑒𝑝/𝑛𝑒𝑝𝑒𝑑 beroende på många olika faktorer som pedestalpositionen och gradienten. Slutgiltligen så jämfördes resultaten från modellen med experimentell data och det märktes att det fanns en signifikant förbättring av resultaten med den nya modellen. Den nya modellen resulterade dock i en mindre överskattning av både höjden och bredden på pedestalen.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-315701 |
| Date | January 2022 |
| Creators | Iurlaro, Eleonora |
| Publisher | KTH, Energiteknik |
| 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-ITM-EX ; 2022:204 |
Page generated in 0.0181 seconds