نام پژوهشگر: نوشین دشتبان شهرضایی
نوشین دشتبان شهرضایی اکبر پروازیان
در سالهای اخیر توجه قابل ملاحظهای به تولید جریانهای حالت پایا در یک پلاسما با امواج فرکانس رادیویی( rf) شده است. مخصوصاً پیش بینی شد که این جریانها به طور موثری با امواجی که سرعتهای فاز چند برابر سرعت گرمایی الکترون دارند، تولید شوند. این محاسبات با آزمایشهای بسیاری که در آن جریان با امواج هیبریدی پایین رانش پیدا کردهاند، تأیید شدند. این نتایج به ما اجازه استفاده از یک رآکتور توکامک حالت پایا که در آن جریان توروئیدی با امواج هیبریدی پایین رانده میشوند را میدهند. این روش تحت عنوان رانش جریان امواج هیبریدی پایین (lhcd) شناخته میشود که امواجی با فرکانس هیبریدی هستند. امواج هیبریدی پایین ترکیب فرکانس سیکلوترونی الکترون با یون اند که در محدوده 1 تا 8 گیگا هرتز قرار دارند. توان ایجاد شده در این روشmw 10 است. با وجود اینکه این روش تأثیر چندانی در گرم کردن پلاسما ندارد، میتواند باعث رانش جریان الکترونها در راستای موازی با خطوط میدان مغناطیسی شود. رانش جریان به تولید جریان الکتریکی توروئیدی در ماشین پلاسما برمیگردد که جریانی است که حفره ماشین را دور میزند. هدف استفاده از این جریان این است که یک رآکتور همجوشی توکامک به طور پیوسته عمل کند. موج هیبریدی پایین ممکن است انرژی خود را با میرائی لانداو به الکترونها منتقل کند و باعث شود الکترونها حرکت شتابدار در جهت بردار موج داشته باشند، بنابراین جریان الکتریکی رانش پیدا میکند. میرایی امواج همیشه با انتخاب محدوده سرعتهای فاز موازی کنترل میشود. برای امواج lh تکانه از موج به الکترونهای سریع در پلاسما در شرط تشدید منتقل میشود. این روش با حل عددی معادله فاکر- پلانک با یک جمله نیمهخطی اضافه شده مطالعه میشود. برای حل چنین معادلهای، پلاسما را همگن و دارای تقارن محوری حول میدان مغناطیسی توروئیدی فرض کرده و بنابراین معادلات فاکر- پلانک به معادله با یک بعد زمان و دو بعد سرعت کاهش مییابد. برای حل محاسباتی معادله فاکر – پلانک و شبیه سازی تزریق امواج هیبریدی پایین از برنامه lsc استفاده کردیم. برنامه lsc، یک برنامه محاسباتی و شبیه سازی امواج lh در حضور میدان الکتریکی است که جزئیات هندسی، پروفایل دادهها و معادلات مورد نیاز را بهطور کامل در خود دارد. این برنامه تواناییهای زیادی دارد. از مهمترین تواناییهای این کد میتوان به محاسبه تابع توزیع ذرات در حضور اثرهای اختلالی، جریان و توان الکتریکی حاصل از نفوذ امواج در ذرات اشاره کرد. در این پروژه حل محاسباتی معادله فاکر-پلانک و شبیه سازی امواج هیبریدی پایین برای توکامکهای nstx، mast، tftr و plt انجام گرفت. نتایج حاصل از این پروژه کارایی بالاتر توکامکهای کروی در مقایسه با توکامکهای چنبرهای بزرگ را نشان میدهد که باعث میشود شرط تحقق واکنش همجوشی خود نگهدار، بهتر صورت بگیرد و امکان همجوشی هستهای با توان و کارایی بالاتری فراهم آید.