Pellet ELM pacemaking

altal a τp sustainment id˝o term´eszetes m´odon megn¨ovekszik. Ezt a plazma ´allapotot el˝oid´ez˝o fizikai folyamatok m´eg nem ismertek, de a plazma s˝ur˝us´ege ´ıgy t¨obbsz¨or¨os´ere n¨ovelhet˝o.

9.5. Pellet ELM pacemaking

Az 1-es t´ıpus´u ELMi H-m´od az a plazma ¨uzemm´od, ami a jelenlegi ´es a k¨ovetkez˝o ge-ner´aci´os tokamak berendez´esek leg´ıg´eretesebb ¨uzemm´odja. Ebben az ¨uzemm´odban ter-m´eszetes m´odon jelen lev˝o ELM-ek a plazma pedeszt´alban t´arolt energia ak´ar 20%-t kil¨okhetik az ¨osszetartott plazm´ab´ol a plazma hat´arr´eteg´ebe, ahonnan a kil¨ok˝od¨ott ener-gia az er˝ovonalak ment´en le´aramlik a divertor lemezekre. Mivel a kil¨ok˝od¨ott energia a plazma t´erfogat´aval - azaz a berendez´es line´aris m´eret´enek harmadik hatv´any´aval -, a divertor lemezek fel¨ulete pedig nagyj´ab´ol a a m´asodik hatv´any´aval ar´anyos mennyis´eg, k¨onnyen bel´athatjuk, hogy a berendez´es m´eret´enek a n¨ovel´es´evel a divertor lemezeket

´

er˝o h˝ofluxus s˝ur˝us´eg n¨ovekszik. A mostani k´ıs´erleteket felsk´al´azva bel´athat´o, hogy egy ITER m´eret˝u berendez´es eset´eben a divertor ´elettartam az ELM-ek okozta h˝oterhel´es k¨ovetkezt´eben nagyon ler¨ovid¨ulne, ha nem tenn´enk ez ellen valamit. Megfigyelt´ek, hogy az 1-es t´ıpus´u ELM-ek m´erete (az ´altaluk okozott energia vesztes´eg) ford´ıtottan ar´anyos az el˝ofordul´asi frekvenci´ajukkal, ez´ert term´eszetes m´odon ad´odik egy megold´as: n¨ovelj¨uk meg az ELM-ek gyakoris´ag´at olyan m´ert´ekben, hogy a divertor ´er˝o h˝oterhel´es elfogadott m´ert´ek˝ure cs¨okkenjen, de ´ugy hogy k¨ozben ne rontsuk el a plazma teljes´ıtm´eny´et.

Egy lehets´eges megold´as, hogy pelletekkel kelts¨unk ELM-eket ([Lang,2004]). Mint eml´ıtett¨uk a mm m´eret˝u hidrog´en izot´op pelletek mindig keltettek ELM-eket az ASDEX upgrade tokamakban ez´ert ezt a ’proof of principle’ k´ıs´erletet az itt v´egezt´ek el el˝osz¨or,

´

es a legfontosabb eredm´enyt a9.8 ´abr´an l´athatjuk. A k´ıs´erlet l´enyege az volt, hogy a pel-letek egym´as ut´ani egyforma kis¨ul´esekbe n¨ovekv˝o frekvenci´aval l˝ott´ek be. A term´eszetes ELM frekvencia kb. 30Hz volt, a pelleteket kb. 20, 40,60,80Hz-zel l˝ott´ek a plazm´aba.

Az ´abr´ab´ol leolvashat´o, hogy amikor a pellet frekvencia meghaladja a term´eszetes ELM frekvenci´at, akkor onnant´ol a m´ar csak triggerelt ELM-eket tal´alhatunk, azaz a pelletek 100%-ban ´atveszik a kontrollt az ELM-ek felett. Ezt nevezz¨uk pellet ELM pacemak-ingnek. Sajnos technikailag a 80Hz volt az alkalmazhat´o legmagasabb pellet bel¨ov´esi

frekvencia, ´ıgy nem tudhatjuk, hogy meddig tudtuk volna n¨ovelni az ELM-ek

frekvenci-´

aj´at. Ezt a k´ıs´erletet az ITER-ben lehet majd elv´egezni, ahol v´arhat´oan k¨onnyen tudunk alacsony term´eszetes ELM frekvenci´aj´u (ak´ar n´eh´any Hz) plazma szcen´ari´okat kifejlesz-teni.

Ugy t˝´ unik ez a technika m˝uk¨odik, ez´ert megindultak a kutat´asok, hogy kider´ıts¨uk, mi´ert ´es hogyan triggerel egy pellet ELM-t. Az ´utt¨or˝o kutat´asok el˝osz¨or ism´et az ASDEX Upgrade tokamakon kezd˝odtek, ahol rep¨ul´esi id˝o k´ıs´erletben meghat´arozt´ak, hogy a pel-letek a H-m´od pedeszt´al k¨ozep´en tart´ozkodnak, amikor az ELM-t keltik [Kocsis,2007]. A JET tokamakon v´egzett k´ıs´erletek azt is kimutatt´ak, hogy a triggerelt ELM-ek eset´eben az els˝o ELM filamentumok a pellet felh˝oj´eb˝ol indulnak ki. Ezt illusztr´alja a mell´ekelt vide´o, amit az el˝oz˝o fejezetben r´eszletezett JET vide´o diagnosztik´aval k´esz´ıttek. Ezen az l´atszik, hogy nem sokkal a pellet abl´aci´oj´anak a megkezd´ese ut´an megjelennek a - polo-id´alis limiterekkel k¨olcs¨onhat´o - ELM filamentumok, vagyis az ELM-t kelt˝o perturb´aci´o nagy val´osz´ın˝us´eggel a pellet k¨or¨ul kialakul´o s˝ur˝u felh˝o.

V´egezet¨ul ´erdemes megeml´ıteni, hogy a manaps´ag egyre ink´abb elterjed˝o f´em els˝o fallal rendelkez˝o tokamakok eset´eben a pellet ELM triggerel´es nem olyan egy´ertelm˝uen j´ol m˝uk¨od˝o technika, mint a sz´en/grafit falt´egl´akkal rendelkez˝o berendez´esek eset´en.

Ugyanis azt tapasztalt´ak - ami sz´en falburkolat esetben szinte elk´epzelhetetlen volt -hogy nem minden pellet kelt ELM-et, a plazma sokkal ellen´all´obb a pellet keltette per-turb´aci´okra.

9.8. ´abra. Pellet ELM pacamaking demonstr´al´asa. Az ´abr´akon az 1-es t´ıpus´u ELM-ek frekvenci´aja (teli karik´ak, bal f¨ugg˝oleges y tengely), ´es a pelletek ´altal keltett ELM-ek ar´anya (h´aromsz¨ogek, jobb f¨ugg˝oleges tengely). A be´arny´ekolt r´eszben t¨ort´ent a pellet bel¨ov´es. Itt n´egy plazma kis¨ul´es l´athat´o, ahol a pellet injekt´al´as frekvenci´aj´at l¨ov´esenk´ent n¨ovelt¨uk (alulr´ol felfel´e: 20.8Hz, 41.7Hz, 62.5Hz, 83.3Hz volt a pellet bel¨ov´es frekvenci´aja).

10. fejezet

Szepesi Tam´ as: Val´ os idej˝ u diagnosztik´ ak

10.1. A fejezetr˝ ol

Ebben a fejezetben val´os idej˝u rendszerekr˝ol, diagnosztik´akr´ol lesz sz´o, azonban felh´ıvjuk a kedves Olvas´o figyelm´et, hogy a fejezetnek nem c´elja a val´os idej˝u rendszerek ´es oper´ a-ci´os rendszerek r´eszletekbe men˝o, informatikai t´argyal´asa. Az al´abb k¨ovetkez˝o sz¨ovegr´esz c´elja ellenben, hogy bemutassa a val´os idej˝u rendszerek alapjait, ´es bizonyos ´erdekes ´es fontos probl´em´akon kereszt¨ul ´erz´ekeltesse az Olvas´oval az ilyen rendszerek m˝uk¨od´es´et.