بررسی روش رشته جریان در توکامک و تعیین شار مغناطیسی در توکامک دماوند

تعیین شکل و موقعیت پلاسما که با محاسبه ی شار مغناطیسی صورت می پذیرد یکی از مهمترین مراحل کنترل پلاسما در توکامک ها است. روش رشته جریان به دلیل توانمندی در محاسبه ی دقیق شار مغناطیسی با استفاده از محاسبه ی ممان های جریان و همچنین سرعت محاسبه بالا به دلیل استفاده از روش های جبر خطی راهکار مناسبی است. محاسبه شار مغناطیسی با استفاده از این روش به صورتی است که معادله تعادل پلاسما در توکامک( معادله گراد-شفرانف) به صورت غیر مستقیم حل می شود. در این روش، پلاسما و کلیه ی پیچه هایی که در آن ها جریان الکتریکی وجود دارد ، به صورت رشته هایی از جریان در نظر گرفته می شوند. با محاسبه شار مغناطیسی حاصل از هریک از این رشته ها می توان به شار مغناطیسی کل و در نتیجه شکل و موقعیت پلاسما پی برد. در همین راستا مقادیر شار ناشی از رشته جریان ها توسط تابع گرین محاسبه شود. علاوه براین در بخشی از محاسبات معکوس این تابع مورد استفاده قرار می گیرد که برای محاسبه ی آن از روش تجزیه مقدار منفرد استفاده می-شود. محاسبه ی ممان های جریان آخرین مرحله ای است که برای کامل شدن فرآیند مدل سازی پلاسما به منظور تعیین مرز پلاسما انجام می شود. در این پژوهش با بکار گیری روش رشته جریان به محاسبه ی شار مغناطیسی در توکامک دماوند پرداختیم. مدل ساخته شده به خوبی مرکز پلاسما و همچنین آخرین سطح مغناطیسی بسته که مرز پلاسما است را محاسبه می کند. اولین خطای مدل، مربوط به جریان پلاسما است که اختلاف مقادیر واقعی در مقایسه با مقادیر به دست آمده از مدل را نشان می دهد که این خطا کمتر از 3% است. دومین خطای مدل، مربوط به شناساگر های مغناطیسی است که مقدار متوسط این خطا برای هر شناساگر کمتر از 04/0 % است. نتایج به دست آمده از مدل، ما را در انجام یک فرایند کنترل دقیق یاری می رساند. در واقع می توانیم با استخراج یک ماتریس ضرائب از قلب محاسبات، مرز پلاسما را با استفاده از یک ضرب ماتریسی ساده در ماتریس مربوط به داده های ورودی که با استفاده از شناساگر های مغناطیسی به دست می آید، محاسبه کنیم. انجام این مدلسازی این اجازه را خواهد داد که مرز پلاسما را در کمتر از 1 میلی ثانیه و با استفاده از یک کامپیوتر معمولی با پردازشگر اینتل کُر 2 4/4 گیگا هرتز محاسبه کنیم.