• شماره ركورد
    25189
  • شماره راهنما
    NUC3 31
  • عنوان

    مشخصه‌بندي اثرات شيب دما بر روي ناپايداري مدهاي ريز پاره‌كننده با استفاده از روش جنبشي-چرخشي

  • مقطع تحصيلي
    دكتري
  • رشته تحصيلي
    مهندسي هسته اي- گداخت
  • دانشكده
    فيزيك
  • تاريخ دفاع
    1404/07/30
  • صفحه شمار
    114 ص.
  • استاد راهنما
    محمد علي عسگريان
  • كليدواژه فارسي
    ريزناپايداري‌ها , ترابرد غير عادي , مد ريز پاره كننده , شيب دماي الكتروني , كد جين , مدل جنبشي چرخشي
  • چكيده فارسي
    چكيده يكي از چالش‌هاي اساسي در دست‌يابي به شرايط پايدار گداخت، وجود ناپايداري‌هاي مختلف در پلاسما است كه مي‌تواند منجر به كاهش كارايي محصورسازي و اتلاف انرژي شود. در اين ميان، مدهاي ريزپاره‌كننده MTM به‌عنوان يكي از ريزناپايداري‌هاي الكترومغناطيسي در مقياس كوچك، نقش قابل توجهي در انتقال حرارت و ذرات در پلاسما ايفا مي‌كند. اين ناپايداري‌ها عمدتاً تحت تأثير شيب دما و ميدان مغناطيسي قرار گرفته و مي‌توانند منجر به تشكيل جزاير مغناطيسي در مقياس كوچك شوند كه به نوبه خود باعث افزايش ترابرد غيرعادي در پلاسما مي‌گردند. اهميت اين پژوهش از آن‌جا ناشي مي‌شود كه درك دقيق سازوكار‌هاي رشد و اثرپذيري MTMها از پارامترهاي پلاسما مانند شيب دما، مي‌تواند به طراحي بهينه توكامك‌هاي آينده و بهبود شرايط محصورسازي كمك شاياني كند. همچنين، با توجه به پيچيدگي ذاتي اين ناپايداري‌ها و وابستگي آن‌ها به اثرات جنبشي و الكترومغناطيسي، استفاده از روش‌هاي پيشرفته شبيه‌سازي عددي ضروري به نظر مي‌رسد. در اين رساله، از روش جنبشي-چرخشي استفاده شده در كد GENE براي بررسي دقيق اثرات شيب دما بر روي ناپايداري‌هاي MTM استفاده شده‌است. اين روش به دليل در نظر گرفتن شرايط واقعي در نواحي هسته و لبه‌ي پلاسما و وابستگي به سرعت ذرات، قادر است تصوير واقع‌بينانه‌تري از رفتار پلاسما ارائه دهد. نقش كليدي MTMها در ترابرد غيرعادي حرارت در پلاسماي توكامك‌ها يكي از دلايل انتخاب موضوع اين پژوهش بود. همچنين كمبود مطالعات روش‌مند در مورد تأثير شيب دما بر رشد و تكامل اين نوع ناپايداري‌ها سبب شد تمركز كلي اين تحقيق به سمت بهره‌گيري از روش‌هاي پيشرفته عددي براي مدل‌سازي دقيق پديده‌هاي جنبشي در پلاسما سوق پيدا كند تا امكان ارائه‌ي راهكارهاي عملي براي كنترل ناپايداري‌ها و بهبود عملكرد توكامك‌ها هموار شود. نتيجه‌ي به دست آمده حاكي از آن است كه افزايش شيب دماي الكتروني شديداً بر نرخ رشد اين ريزناپايداري تأثير مي‌گذارد و منجر به افزايش ترابرد در محيط پلاسما مي‌شود. همچنين تغيير در شيب دما و ساير پارامترها مي‌تواند اثري جدي بر رشد يا ميرايي اين ريزناپايداري داشته باشد تا آن‌جا كه حتي منجر به گذار مد شود. اين پژوهش در نهايت به درك بهتر فيزيك حاكم بر ناپايداري‌هاي MTM و ارائه‌ي پيشنهاداتي براي كنترل آن‌ها در راستاي دستيابي به شرايط پايدار گداخت منجر مي‌شود.
  • كليدواژه لاتين
    micro-instabilities , anomalous transport , micro-tearing mode , electron temperature gradient , GENE code , gyrokinetic model
  • عنوان لاتين
    Characterize the effects of temperature gradient on the micro-tearing modes instability by using the gyrokinetic method
  • گروه آموزشي
    مهندسي هسته‌اي
  • چكيده لاتين
    One of the fundamental challenges in achieving stable fusion conditions is the presence of various plasma instabilities, which can lead to reduced confinement efficiency an‎d energy loss. Among these, micro-tearing modes (MTMs), as one of the small-scale electromagnetic micro-instabilities, play a significant role in heat an‎d particle transpo‎rt in plasma. These instabilities may be influenced by the temperature gradient an‎d the magnetic field, an‎d can manifest as magnetic islan‎ds in localized regions, which in turn cause anomalous plasma transpo‎rt. The impo‎rtance of this research lies in the fact that by understan‎ding the mechanisms of growth an‎d susceptibility of MTMs to plasmas with temperature gradients, valuable insights can be provided fo‎r the optimal design of future tokamaks an‎d improvement of confinement conditions. Furthermo‎re, given the complexity of these instabilities an‎d their dependence on kinetic an‎d electromagnetic effects, the use of advanced simulation methods is deemed necessary. In this thesis, a gyrokinetic approach, namely the GENE simulation code, has been employed to investigate in detail the effect of the temperature gradient on MTM instability. This method, by taking into account realistic conditions in both co‎re an‎d edge plasma regions an‎d the fast dynamics of particles, is capable of providing a mo‎re realistic picture of plasma behavio‎r. The key role of MTMs in anomalous heat transpo‎rt in tokamak plasmas was a majo‎r motivation fo‎r selec‎ting this research topic. Mo‎reover, systematic studies of the influence of the temperature gradient on the growth an‎d development of these instabilities were conducted, with the aim of offering practical strategies fo‎r controlling them an‎d improving tokamak perfo‎rmance. The results indicate that an increase in the electron temperature gradient strongly enhances these micro-instabilities, thereby intensifying transpo‎rt in the plasma environment. Furthermo‎re, variations in the temperature gradient an‎d other parameters can have a profound impact on the growth o‎r damping of these instabilities, to the extent that they may even undergo transitions. This research will ultimately contribute to a better understan‎ding of the physics governing MTM instabilities an‎d provide recommendations fo‎r their control, thereby advancing the realization of stable fusion conditions.
  • تعداد فصل ها
    5
  • استاد مشاور خارج از دانشگاه
    ديويد هتچ، جول لاراكرز
  • فهرست مطالب pdf
    148462
  • نويسنده

    عزيزي قهفرخي، فاطمه