|
|
Study of probe diagnostics of tokamak edge plasma via computer simulation
Podolník, Aleš ; Pánek, Radomír (vedoucí práce) ; Cavalier, Jordan (oponent) ; Roučka, Štěpán (oponent)
Tato dizertační práce se zabývá studiem interakce plazmatu tokamaku se stěnou za pomocí počítačového modelování, a to zejména na zkoumání sondových diagnostik. Tokamakové plazma je v ní simulováno pomocí particle-in-cell modelu SPICE pracujícího ve dvou a třech pros- torových rozměrech. V rámci práce byl model SPICE rozšířen o paralelní výpočet Poissonovy rovnice a modul pro výpočet rovnice vedení tepla. Pomocí modelu SPICE byly provedeny simulace zaměřené na napodobení měření voltampérových charakteristik Langmuirových sond a to ve dvou různých geometriích. První z nich, simulace tzv. sond zarovnaných s povrchem (flush-mounted), srovnávaly běžně používané způsoby analýzy voltampérových charakteristik za účelem stanovení limitů, ve kterých lze spolehlivě získávat parametry plazmatu těmito meto- dami. Druhá sada simulací se zaobírala standardním válcovým hrotem vyčnívajícím do plaz- matu za účelem zkoumání její efektivní sběrné plochy, jejíž znalost umožňuje měření elektronové hustoty. Bylo zjištěno, že efektivní sběrná plocha je snižována vlivem útlumu hustoty v mag- netickém pre-sheathu před hlavicí nesoucí sondu a zároveň zvyšována záchytem Larmorovsky rotujících částic ze...
|
|
|
Zdroj chladného atomárního vodíku
Podolník, Aleš ; Plašil, Radek (vedoucí práce) ; Kaňka, Adolf (oponent)
Vodík v molekulární a atomární formě je nejčastější prvek ve vesmíru a proto jsou chemické reakce, ve kterých vystupuje, důležité pro pochopení nejen formace prvních hvězd a galaxií, ale i pro studium současných dějů v mezihvězdném plynu. Studium například reakce H- + H -> H2 + e- (asociativní odtržení) ujasňuje náhled na proces tvorby molekul vodíku a umožňuje upřesnění kvantově-mechanických modelů. Pro tento a další experimenty je na KFPP přítomen zdroj chladného atomárního vodíku. V práci je popsána aparatura zdroje a její operace, navrhováno a částečně realizováno zlepšení uspořádání vnitřní konstrukce a jsou proměřeny základní charakteristiky zdroje.
|
|
|
Study of probe diagnostics of tokamak edge plasma via computer simulation
Podolník, Aleš ; Pánek, Radomír (vedoucí práce) ; Cavalier, Jordan (oponent) ; Roučka, Štěpán (oponent)
Tato dizertační práce se zabývá studiem interakce plazmatu tokamaku se stěnou za pomocí počítačového modelování, a to zejména na zkoumání sondových diagnostik. Tokamakové plazma je v ní simulováno pomocí particle-in-cell modelu SPICE pracujícího ve dvou a třech pros- torových rozměrech. V rámci práce byl model SPICE rozšířen o paralelní výpočet Poissonovy rovnice a modul pro výpočet rovnice vedení tepla. Pomocí modelu SPICE byly provedeny simulace zaměřené na napodobení měření voltampérových charakteristik Langmuirových sond a to ve dvou různých geometriích. První z nich, simulace tzv. sond zarovnaných s povrchem (flush-mounted), srovnávaly běžně používané způsoby analýzy voltampérových charakteristik za účelem stanovení limitů, ve kterých lze spolehlivě získávat parametry plazmatu těmito meto- dami. Druhá sada simulací se zaobírala standardním válcovým hrotem vyčnívajícím do plaz- matu za účelem zkoumání její efektivní sběrné plochy, jejíž znalost umožňuje měření elektronové hustoty. Bylo zjištěno, že efektivní sběrná plocha je snižována vlivem útlumu hustoty v mag- netickém pre-sheathu před hlavicí nesoucí sondu a zároveň zvyšována záchytem Larmorovsky rotujících částic ze...
|
|
|
Zdroj chladného atomárního vodíku
Podolník, Aleš ; Plašil, Radek (vedoucí práce) ; Kaňka, Adolf (oponent)
Vodík v molekulární a atomární formě je nejčastější prvek ve vesmíru a proto jsou chemické reakce, ve kterých vystupuje, důležité pro pochopení nejen formace prvních hvězd a galaxií, ale i pro studium současných dějů v mezihvězdném plynu. Studium například reakce H- + H -> H2 + e- (asociativní odtržení) ujasňuje náhled na proces tvorby molekul vodíku a umožňuje upřesnění kvantově-mechanických modelů. Pro tento a další experimenty je na KFPP přítomen zdroj chladného atomárního vodíku. V práci je popsána aparatura zdroje a její operace, navrhováno a částečně realizováno zlepšení uspořádání vnitřní konstrukce a jsou proměřeny základní charakteristiky zdroje.
|
|
| |
|
|
Poisson Equation Solver Parallelisation for Particle-in-Cell Model
Podolník, Aleš ; Komm, Michael ; Dejarnac, Renaud ; Gunn, J. P.
Numerical simulations based on PIC technique like the SPICE2 model developed at IPP ASCR are often used in tokamak plasma physics to investigate the interaction of edge plasma with plasma-facing components. The SPICE2 model has been parallelised with the exception of the Poisson equation solver which considerably slows down the simulations. It is now being upgraded to a parallelised version to be efficient enough to perform more demanding tasks like the ITER tokamak baseline scenario edge plasma whose conditions like high density (up to 1020 m−3) and low temperature (1–2 eV) result in simulations taking several months to compute. Performance and scaling are compared for different cases in order to choose the optimal candidate for aforementioned applications.
|
|
|
Heat and Particle Deposition on the Plasma-Facing Components
Podolník, Aleš ; Pánek, Radomír ; Komm, Michael ; Dejarnac, Renaud ; Gunn, J. P.
The interaction of plasma with plasma-facing components (PFCs) in tokamaks is of increasing interest because of implications for ITER and next-step devices. The heat and particle fluxes interacting with solid objects can be studied by means of particle-in-cell (PIC) simulations. The aim of this work is to use the existing family of PIC codes SPICE to simulate the heat and particle flux distribution on PFCs. The output of the simulations is then used in new heat equation solver, which calculates the temperature of the PFCs. This solver provides us a testbed for the parallel sparse matrix code development as well as for the complex application aimed at study of the melting of tiles.
|
host ::
RSS.