Details

Настоящая работа посвящена численному моделированию динамических режимов функционирования токамака с использованием кода SOLPS-ITER. Исследование таких режимов необходимо, поскольку в процессе нестационарных разрядов конфигурация плазмы подвергается значительным изменениям. В этом контексте, такие параметры, как температура и тепловые потоки, воздействующие на материальные поверхности вакуумной камеры, требуют постоянного мониторинга в течение всего периода разряда, даже если этот разряд в конечном итоге переходит в стационарное состояние. В рамках данной работы особое внимание уделено анализу класса разрядов, характеризующихся осцилляционными (колебательными) режимами. Для таких режимов корректное динамическое описание является единственным возможным подходом. Подобные режимы функционирования токамака были зафиксированы в ходе экспериментальных исследований на токамаках ASDEX Upgrade и JET. В процессе моделирования разряда плазмы в токамаке Asdex Upgrade были выявлены осцилляции, параметры которых схожи с самоподдерживающимися колебаниями плазмы, ранее идентифицированными в ходе экспериментальных наблюдений. Дальнейший анализ показал, что в коде SOLPS-ITER не была должным образом учтена динамика нейтральных частиц, передаваемых из модуля Eirene в гидродинамическую составляющую пакета. В рамках данного исследования была выполнена модификация численной схемы кода SOLPS-ITER. Применение обновлённой версии пакета позволило корректно учитывать динамические процессы, происходящие в плазме токамака, и успешно моделировать динамический режим работы, упомянутый ранее.

This study is dedicated to the numerical modeling of dynamic operating regimes of a tokamak using the SOLPS-ITER code. Research into these regimes is essential because, during non-stationary discharges, the plasma configuration undergoes signi-\\ficant changes. In this context, parameters such as temperature and heat fluxes impacting the material surfaces of the vacuum chamber require continuous monitoring throughout the entire discharge period, even if the discharge eventually transitions to a stationary state. This work particularly focuses on analyzing a class of discharges characterized by oscillatory (pulsating) regimes. For such regimes, an accurate dynamic description is the only viable approach. Similar operating regimes of the tokamak have been observed in experimental studies on the ASDEX Upgrade and JET tokamaks. During the modeling of plasma discharge in the ASDEX Upgrade tokamak, oscillations were identified, whose parameters are similar to self-sustaining plasma oscillations previously observed in experimental studies. Further analysis revealed that the SOLPS-ITER code did not adequately account for the dynamics of neutral particles transferred from the EIRENE module to the hydrodynamic component of the package. As part of this study, a modification of the numerical scheme in the SOLPS-ITER code was carried out. The application of the updated version of the package enabled the accurate accounting of dynamic processes occurring in the tokamak plasma and successfully modeled the dynamic operating regime mentioned earlier.