Vyhodnocování účinnosti napouštění plynu v reálném čase pro zpětnovazební řízení hustoty plazmatu

Abstract

Hustota plazmatu je jedním z klíčových parametrů definujících scénář provozu tokamaků. Vzhledem k její citlivosti na stav zařízení a chování plazmatu, je nezbytné její zpětnovazební řízení. Řízení pomocí napouštění plynu je omezeno vysoce nelineární závislostí hustoty na napouštění plynu. Tato práce zkoumá možnost zahrnutí nelineárních efektů do zpětnovazebního řízení hustoty. Je navržena metoda pro vyhodnocování účinnosti napouštění plynu v reálném čase využívající model RAPDENS. Je diskutována úplnost a platnost modelu transportu částic obsaženého v RAPDENS a jeho výstup je porovnán s modelem ASTRA a experimentálními daty. Tato analýza ukazuje, že model ASTRA překonává model RAPDENS a je identifikován pravděpodobný důvod tohoto chování: okrajová podmínka pro elektronovou hustotu na separatrix není v RAPDENS správně zohledněna. V závěrečné části této práce je navržena možnost rozšíření modelu RAPDENS.

The plasma density is one of the key parameters defining the tokamak operating scenario. Its feedback control is essential due to its susceptibility to machine conditions and plasma behavior. The control using gas valves is compromised by the non-linear nature of the density response to gas injection. This thesis investigates the possibility of including non-linearity in feedback control schemes. A method for evaluating gas fueling efficiency in real-time using RAPDENS model is proposed. The completeness and validity of the RAPDENS model are discussed and the performance of RAPDENS is compared to the ASTRA model and experimental data. This analysis shows that the ASTRA model outperforms the RAPDENS model and identifies the likely reason for this behaviour: The boundary condition for the electron density on the separatrix is not accounted for correctly in RAPDENS. In the final part of this thesis, the possibility of RAPDENS extension is proposed.