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 5-1063/0 و 5-1062/0 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