• شماره ركورد
    25699
  • شماره راهنما
    NUC2 237
  • عنوان

    شبيه سازي ميدان هاي مغناطيسي توكامك الوند

  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    مهندسي هسته اي - گداخت هسته اي
  • دانشكده
    فيزيك
  • تاريخ دفاع
    1404/11/24
  • صفحه شمار
    131 ص .
  • استاد راهنما
    محمدرضا عبدي , دكتر بنفشه پورشهاب
  • استاد مشاور
    دكتر چاپار رسولي
  • كليدواژه فارسي
    توكامك , ميدان مغناطيسي , شبيه‌سازي عددي , كاليبراسيون پروب , پيچه‌هاي چنبره‌اي , پيچه مركزي و عمودي , پيچه‌هاي تصحيح
  • چكيده فارسي
    شبيه‌سازي ميدان‌هامغناطيس در توكامك‌ها براي بهينه‌سازي محصورسازي پلاسما اهميت دارد. هدف اين پژوهش، تحليل ميدان‌هاي مغناطيسي توليدشده توسط سيم‌پيچ‌هاي توكامك الوند و اعتبارسنجي نتايج با كاليبراسيون پيچه‌ها و پروب‌هاي مغناطيسي است. شبيه‌سازي‌هاي سه‌بعدي با كامسول شامل پيچه‌هاي چنبره‌اي، پيچه مركزي، پيچه‌هاي عمودي و پيچه‌هاي تصحيح انجام شد.ميدان چنبره اي در مركز محفظه مطابق پيش‌بيني نظري 0.94 تسلا و در شبيه‌سازي 0.95 تسلا محاسبه شد،پيچه هاي چنبره اي در دو حالت چيدمان واقعي و ايده آل بررسي شدند كه پارامتر موج ميدان در شعاع 58 سانتي‌متر براي حالت واقعي 4٪ و حالت ايده‌آل 6٪ بود. پيچه‌هاي مولد ميدان عمودي به تثبيت ميدان در راستاي محور Z كمك مي‌كنند و موجب كاهش اختلافات محلي و افزايش يكنواختي توزيع ميدان در جهت عمودي مي‌شوند. تركيب اثر پيچه مركزي و پيچه‌هاي عمودي، امكان كنترل بهتر ميدان مغناطيسي در نقاط مختلف محفظه و بهبود شرايط پايدارسازي پلاسما را فراهم مي‌كند.پيچه مركزي در شبيه‌سازي نقش اصلي را در توليد ميدان مغناطيسي يكنواخت در بخش مياني محفظه ايفا مي‌كند و بيشترين اثر را روي شدت و توزيع ميدان در مركز محفظه دارد. شبيه‌سازي نشان داد كه ميدان ايجادشده توسط اين پيچه، داراي بيشينه در مركز و كاهش تدريجي در لبه‌هاست كه با پيش‌بيني‌هاي نظري همخواني دارد. در بخش كاليبراسيون، ابتدا كاليبراسيون پروب پيچه‌هاي چنبره‌اي، مركزي و عمودي با پيچه روگوفسكي طنابي انجام شد؛ ضريب ميدان بر جريان پيچه‌هاي چنبره اي در شبيه‌سازي و آزمايشگاه 5-1063/0 و 5-1062/0 با خطاي نسبي 1/0٪ محاسبه شد، ضريب كاليبراسيون پيچه مركزي حدود A/V 1200 و پيچه مولد ميدان عمودي حدود A/V 95/4 به دست آمد. سپس بستر آزمايشگاهي با سيم‌لوله مرجع فراهم شد و پروب‌ها در مركز آن قرار گرفتند. مقايسه با مدل نظري سيم‌لوله از قانون آمپر نشان داد ميدان مركزي با اختلاف كمتر از 0.3٪ با داده‌هاي آزمايشگاهي مطابقت دارد.كاليبراسيون پروب‌هاي قطبي و شعاعي با مدل روگوفسكي پيِرسون انجام شد و ضريب نهايي به ترتيب G/V 243 و G/V 100 به دست آمد.اين نتايج صحت شبيه‌سازي‌ها، دقت كاليبراسيون و اهميت طراحي دقيق پيچه‌ها در توكامك الوند را تأييد مي‌كند.
  • كليدواژه لاتين
    Tokamak , Magnetic Field Simulation , Plasma Confinement , Coil Calibration , Rogowski Probe , Central Solenoid
  • عنوان لاتين
    Simulation of Magnetic Fields in Alvand Tokamak
  • گروه آموزشي
    مهندسي هسته‌اي
  • چكيده لاتين
    Magnetic field simulation in tokamaks is crucial for optimizing plasma confinement. This study aims to analyze the magnetic fields generated by the coils of the Alvan‎d Tokamak an‎d validate the results through calibration of coils an‎d magnetic probes. Three-dimensional simulations using COMSOL were performed, including helical coils, the central solenoid, vertical coils, an‎d correction coils. The helical field at the center of the vessel was calculated as 0.94 T theoretically an‎d 0.95  T in simulation. Helical coils were analyzed in both ideal an‎d realistic configurations, yielding a wave parameter of 4  % for the realistic case an‎d 6 % for the ideal case at a radius of 58 cm.the central solenoid plays a key role in producing a uniform magnetic field in the midsection of the vessel, significantly affecting field strength an‎d distribution. Simulation results show that the field generated by this coil peaks at the center an‎d gradually decreases toward the edges, consistent with theoretical predictions. Vertical coils help stabilize the field along the Z-axis, reducing local variations an‎d enhancing vertical uniformity. The combined effect of the central an‎d vertical coils allows better magnetic field control throughout the vessel an‎d improves plasma stability. In the calibration section, the helical, central, an‎d vertical coil probes were calibrated using a Rogowski wire coil; the magnetic field per unit current for toroidal coils was calculated as 0.63×〖10〗^(-5) an‎d 0.62×〖10〗^(-5)in simulation an‎d experiment, respectively, with a relative error of 0.1 %. The calibration coefficients for the central solenoid an‎d vertical coils were approximately 1200  V/A an‎d 4.95  V/A, respectively. A reference laboratory setup with a stan‎dard coil was provided, an‎d probes were placed at its center. Calibration of poloidal an‎d radial probes using a Pearson Rogowski coil resulted in final coefficients of 243 G/V an‎d 100  G/V, respectively. Comparison with a cylindrical coil numerical model based on Ampère’s law showed that the central field matched experimental data with less than 0.3 % deviation. These results confirm the accuracy of the simulations, the reliability of the calibration process, an‎d the importance of precise coil design in the Alvan‎d Tokamak.
  • تعداد فصل ها
    5
  • فهرست مطالب pdf
    157299
  • نويسنده

    طاهري، زهرا