Zpětnovazební řízení polohy plazmatu na tokamaku GOLEM Jindřich Kocman

Roztahování prstence Prstenec plazmatu je roztahován zejména těmito třemi silami: Ampérova síla – Síla podobná té, které roztahuje závit protékaný proudem. Na vnitřní straně plazmatu je větší tak magnetického pole Hydrostatická síla – Síla, která například roztahuje pneumatiku při nafukování. Na povrchu plazmatu je stejný tlak, ale vnější strana má větší plochu než vnitřní Síla 1/R – plazma diamagnetické, uvnitř plazmatu je menší toroidální magnetické pole, než mimo něj. Jelikož toto pole klesá s 1/R, je magnetický tlak na vnitřní straně plazmatu větší než na vnější. (Pokud by plazma bylo paramagnetické, síla by směřovala dovnitř)

Nekonečně dlouhý rovný sloupec má plochy konstantního magnetického pole ve formě koncentrických válců Pokud sloupec stočíme, dojde k posunu mezi středem vzniklého prstence a středem ploch konstantního magnetického pole Tento posuv se nazývá Shafranov shift :

Posuv magnetických povrchů Rovnice pro posuv magnetických povrchů se získá z Grad-Shafranovovy rovnice pro rovnováhu plazmatického sloupce v tokamaku

Rovnice pro posuv plazmatu Použitím předpokladů malé kruhový průřez plazmatu tokamak s velkým aspektem lze upravit G-S rovnici na diferenciální rovnici pro

Posuv plazmatu v přítomnosti nekonečně vodivé stěny

Nahrazení nekonečně vodivé stěny externím polem

Určení polohy plazmatu Shafranov parameter (koeficient asymetrie) Horizontální poloha

Vertikální poloha: poloidální pole lze použít přiblížení rovného vodiče Vertikální poloha pana Valoviče

Tokamak GOLEM

Vertikální poloha Vertical displacement 1 – přiblížení lineárního vodiče Vertical displacement 2 – vertikální poloha podle pana Valoviče

horizontální poloha Nebylo měřeno vertikální pole – použití přiblížení rovného vodiče

Stabilizace Nevíme, jaký směr má generované magnetické pole Nejspíše opačně zapojené, než potřebujeme

Při dlouhých výbojích ( Δ t<10ms) – pokles napětí na závit

Při puštění proudu do stabilizace se jev neobjeví

Ukázka z bolometrů při letní instalaci:

Literatura: V.S. Mukhovatov, V.D. Shafranov: Plasma Equilibrium in a Tokamak, Nuclear Fusion 11, 605 (1971) J. Wesson: Tokamaks, Third edition, Oxford University Press, Clarendon, Press, Oxford, 2004 J. P. Freidberg: Ideal Magnetohydrodynamics, Plenum Press, New York 1987 J. P. Freidberg: Plasma physics and fusion energy, Cambridge University, Press, New York 2007 M. Valovič: Magnetic diagnostics on the CASTOR tokamak, Czechoslovak, Journal of Physics B 38, 1988