Doktorsavhandlingar från Högskolan för teknikvetenskaper finns tillgängliga i Aaltodoc.
Disputation inom teknisk fysik, DI Patrik Ollus
Förbättring av upphettningens effektivitet i fusionsplasma
Disputation från Aalto-universitetets högskola för teknikvetenskaper, från institutionen för teknisk fysik.
Disputation från Aalto-universitetets högskola för teknikvetenskaper, från institutionen för teknisk fysik.
Avhandlingens titel: Impact of charge exchange on energetic ions in fusion plasmas
Doktorand: Patrik Ollus
Opponent: prof. Alessandro Biancalani, Ecole Supérieure d'Ingénieurs Léonard de Vinci, Frankrike
Kustos: prof. Mathias Groth Aalto-universitetets högskola för teknikvetenskaper
Utnyttjandet av fusion, kärnreaktionen som producerar solens energi, är en riklig, hållbar och säker potentiell framtida energiproduktionsmetod som utvecklas på jorden. I en maskin som kallas för en tokamak sker fusionsreaktionerna i en donitsformad joniserad gas, dvs. plasma, som innesluts av ett magnetfält och upphettas till tio gånger temperaturen i solens kärna med hjälp av högenergetiska partiklar som kallas för snabba joner. Vid plasmats kant neutraliseras de elektriskt laddade snabba jonerna genom laddningsutbytesreaktioner med elektriskt neutrala partiklar med låg energi, vilket möjliggör att de snabba partiklarna rymmer ur den magnetiska inneslutningen, varvid effektiviteten minskar för den avgörande viktiga upphettningen av plasmat.
För denna doktorsavhandling utvecklades en numerisk modell för att simulera snabba joners laddningsutbyte i syfte att möjliggöra detaljerad undersökning av denna process, som hittills fått lite uppmärksamhet. Modellen testades utförligt och tillämpades på experiment för att förbättra den allmänna förståelsen av processen och för att undersöka dess konkreta inverkan på fusionsplasmor.
Det visades att laddningsutbyte förorsakar betydelsefulla förluster av upphettningseffekten i dagens tokamaker. Förlusterna beror ändå på hur tokamaken är konfigurerad, och processen kan även ha fördelaktiga effekter, såsom lokal ökning i strömdrivningen i plasmat. Förmågan att förutsäga inverkan av laddningsutbyte på snabba joner hjälper med designandet av framgångsrika experiment och möjliggör förbättrad förståelse för snabba joner i dagens och framtidens fusionsmaskiner.
Nyckelord: fusion, plasma, tokamak, snabba joner, laddningsutbyte
Kontaktuppgifter: patrik.ollus@aalto.fi
Avhandlingen är offentligt tillgänglig i elektronisk form 10 dagar före disputationen:
Doktorsavhandlingar vid Högskolan för teknikvetenskaper
