Details

Данная работа посвящена разработке и имплементации нового расчетного модуля FADE (Fuel Ablation and DEposition) в структуру транспортного кода ASTRA, а также сравнительному анализу физических моделей, описывающих перенос вещества при инжекции криогенных макрочастиц в плазму токамаков. Целью работы является создание инструмента для прогнозирования локальных возмущений параметров плазмы, необходимых для оптимизации систем ввода топлива в термоядерный реактор. В качестве модели испарения используется сильное нейтральное экранирование. Дрейф вещества в сторону слабого магнитного поля описан с учетом его торможения за счёт взаимодействия с фоновой плазмой. В ходе работы: 1) разработан и верифицирован модуль FADE транспортного кода ASTRA; 2) выполнено численное моделирование сценариев инжекции пеллетов для разрядов токамаков DIII-D, ASDEX Upgrade, JET; 3) проведено сравнение результатов работы модуля FADE с существующей подпрограммой SMART, использующей альтернативную модель дрейфа и экспериментальными данными. Сделан вывод о том, что разработанный модуль FADE демонстрирует разумную точность предсказаний, улучшенную, относительно SMART.

This work is devoted to the development and implementation of a new computational module FADE (Fuel Ablation and DEposition) into the structure of the ASTRA transport code, as well as to a comparative analysis of physical models describing mass transport during cryogenic macroparticle injection into tokamak plasmas. The aim of the work is to create a tool for predicting local plasma parameter perturbations, which are necessary for optimizing fueling systems in a thermonuclear reactor. The neutral gas shielding model is used for pellet ablation. The drift of the material towards the low magnetic field side is described taking into account its deceleration due to interaction with the background plasma. In the course of the work: 1) the FADE module for the ASTRA transport code was developed and verified; 2) numerical modeling of pellet injection scenarios for DIII-D, ASDEX Upgrade, and JET tokamak discharges was performed; 3) the results of the FADE module were compared with the existing SMART subroutine, which uses an alternative drift model, and with experimental data. It was concluded that the developed FADE module demonstrates reasonable prediction accuracy, improved relative to SMART.