Details

Данная работа посвящена проверке работоспособности расширенной сетки кода SOLPS-ITER за счет моделирования разряда токамака JET и сравнения полученных результатов с экспериментальными данными. При эксплуатации и проектировании токамаков возникает необходимость численного моделирования исследуемых процессов, в особенности взаимодействие плазмы с поверхностью. Мощным инструментом для этого является код SOLPS-ITER. До недавнего времени его расчетная область была сильно ограничена и код описывал плазму только вблизи сепаратрисы и диверторов. Хоть данная расчетная сетка и позволяет достаточно точно описывать нагрузку на диверторы и процессы происходящие около сепаратрисы, но не дает возможность описать процессы в дальнем SOL, вдали от диверторов. Для решения данной проблемы была разработана расширенная сетка, которая позволяет моделировать все пространство вакуумной камеры токамака. Она представляет собой «обрезанную» по контуру вакуумной камеры сетку. В связи с кардинальным различием структуры расчетной сетки появляется необходимость проверки работоспособности новой версии кода SOLPS-ITER. В данной работе представлено моделирование токамака JET кодом SOLPS-ITER на расширенной сетке с целью проверки работы кода в областях, ранее не описываемых стандартной сеткой, посредством сравнения с результатами эксперимента. В результате, для профилей концентрации и температуры электронов на внешнем обводе, а также тока насыщения на пластинах диверторов получены значения схожие с экспериментом. Особенно важным достижением является успешное воспроизведение результатов эксперимента в дальнем SOL, что подтверждает достоверность работы кода с использованием расширенной сетки.

The given work is devoted to verifying the operability of the extended grid of the SOLPS-ITER code by modelling a discharge of the JET tokamak and comparing the obtained results with experimental data. During the operation and design of tokamaks, there is a need for numerical modeling of the processes under investigation, in particular, the interaction of plasma with surfaces. A powerful tool for this purpose is the SOLPS-ITER code. Until recently, its computational domain was highly limited, and the code described plasma only in the vicinity of the separatrix and the divertors. Although this computational grid enables a sufficiently accurate description of the divertor load and the processes occurring near the separatrix, it does not allow for the description of processes in the far SOL, far from the divertors. To solve this problem, an extended grid was developed, which makes it possible to model the entire space of the tokamak vacuum vessel. It represents a grid “trimmed” along the contour of the vacuum vessel. Due to the fundamental difference in the structure of the computational grid, there is a necessity to verify the performance of the new version of the SOLPS-ITER code. This work presents the modeling of the JET tokamak using the SOLPS-ITER code on the extended grid, with the aim of verifying the codes operation in regions previously not described by the standard grid, through comparison with experimental results. As a result, values similar to the experimental data were obtained for the electron density and temperature profiles at the outer midplane, as well as for the saturation current on the divertor plates. A particularly important achievement is the successful reproduction of experimental results in the far SOL, which confirms the reliability of the codes operation when using the extended grid.

• Список используемых сокращений
• Введение
• Обзор литературы
  • Устройство токамака
  • Численный код SOLPS-ITER
    • Стандартная версия сетки кода SOLPS-ITER
    • Широкая версия сетки кода SOLPS-ITER
  • Токамак JET
    • Моделирование и эксперименты на токамаке JET
  • Постановка задачи
• МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ
  • Разряд №85278 токамака JET и параметры расчета
  • Достижение результатов эксперимента
• МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗРЯДА №85278 ТОКАМАКА JET
  • Моделирование на основе равновесия рязряда №85278
    • Результаты моделирования
  • Моделирование на основе равновесия рязряда №96133
    • Результаты моделирования
• Заключение
• Список использованных источников